[发明专利]一种脲醛树脂微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能高分子材料的制备，具体指一种脲醛树脂微球的制备方法。

技术背景

脲醛树脂微球属于高分子微球类产品的一种，由于其分子结构的可设计性及粒径大小均一的可控性，从而使之具有所需要的特定性能和功能；这类产品在涂料、油墨、塑料加工、光扩散剂、生物医学等领域的应用中体现出各种优良的性能。

专利U.S.3,953,421中阐述了一种脲醛树脂粒子的合成方法及其在纸张涂覆中的应用；合成的产品粒子坚实，较难破碎，粒子形态也多为不规则形，在应用中分散性较差，消光性能体现不出优良的效果。

专利U.S.4,433,133中阐述了一种交联型脲醛树脂粒子的合成工艺方法，通过该方法制备的粒子尺寸在0.1-1微米之间，粒子形态也为不规则形，合成工艺比较复杂，主要作为填充剂应用在造纸领域。

加拿大专利NO.887,694中叙述了一种具有消光和纹理效果的微粉的制备，粒子尺寸分布1-700微米，比较宽，使得其在很多应用中无法体现好的效果。

专利申请CN1268523提供的液相色谱用脲醛树脂及衍生物均匀微球和制备，其主要是在氢氧化铁胶体溶液中合成脲醛树脂/氢氧化铁胶体复合微球，再用盐酸洗去胶体，制备了颗粒度均匀的脲醛树脂微球，颗粒度5-8微米，用作有机溶剂相凝胶渗透色谱材料。

专利CN1480476提供的铁磁性脲醛树脂微球介质及其制备方法，公开了铁磁性脲醛树脂微球的制备技术，所述的微球介质的基材为粒径在0.5-20微米的脲醛树脂，在此基材中均匀分散有粒径为0.1-200纳米的四氧化三铁的纳米微粒。

专利CN101357975A提供的一种新型多功能有机微粉的合成方法，是发明人前期申请的专利；通过此工艺制备的脲醛树脂微粉，粒子形态为不规则形状，蓬松，吸油量高，具有较高的比表面积和孔隙率；正是由于这些特性，在低吸油量、低孔隙率方面的许多应用性能不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有产品性能及制备技术的不足，提供一种脲醛树脂微球的制备方法的改进，该工艺方法制备的脲醛树脂微球具有均一的粒径分布，呈规整球形，较低的吸油量和孔隙率。

本发明的技术方案：一种脲醛树脂微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备脲醛树脂预聚物：在反应器中加入水、分散剂，搅拌溶解均匀，再加入尿素、甲醛，采用碱性物质调整PH值至碱性；然后加热升温至40~90℃，聚合反应0.5～5小时，得脲醛树脂预聚物；

（2）制备树脂固化液：在另一反应器中加入水、固化剂，搅拌溶解均匀，升温至40~70℃，得PH值为0.1-3.0的树脂固化液；

（3）将脲醛树脂预聚物温度调整至40~70℃，然后采用滴加设备均匀滴入树脂固化液中进行固化反应；反应结束后，再进行中和、过滤，得脲醛树脂微球；

所述步骤（1）中的甲醛为任何纯度的固体甲醛或/和任何纯度的液体甲醛溶液；尿素与甲醛的摩尔比为1-2︰1。

所述步骤（1）中的分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、甲基羟丙基纤维素、明胶、聚氧乙烯吡咯烷酮中的一种或几种；分散剂的用量为尿素与甲醛重量之和的0.5-5.0%。

作为优选，分散剂的用量为尿素与甲醛重量的0.96-2.7%。

所述步骤（1）中调整PH值采用的碱性物质，为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钾、氨水以及乙醇胺类物质中的一种或几种；调整的PH值为7.5-8.5。

所述步骤（1）中的反应温度为70~80℃，反应时间为2～4小时。

所述步骤（2）中的固化剂为酸性物质，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、对甲苯磺酸、甲酸、乙酸、氨基磺酸、氯乙酸、马来酸、高氯酸、琥珀酸中的一种或几种。

所述步骤（3）中的滴加速度以控制树脂固化液温度稳定为准，避免出现急剧反应放热现象。

本发明的原理是：（1）尿素与甲醛的羟甲基化反应，形成结构均一的脲醛树脂预聚物；（2）脲醛树脂预聚物在滴加入固化液中进行缩聚，形成交联型树脂缩合物，并在分散剂保护下，形成粒径均一的球形粒子和固定的结构，有效解决了剧烈缩聚放热问题，使得到的产品分子量分布变窄；（3）脲醛树脂微球经羟甲基化、缩合交联反应后，具备较好的表面活性，在应用中容易分散于介质中，不易发生溶解粘聚现象。