2D树脂合成机理及各反应历程分析
根据2D树脂反应方程式：
知道其反应过程可分为两大过程：
ａ.乙二醛与尿素进行环构化反应，生成初缩体ＤＨＥＵ。但是由于乙二醛是一二羰基化合物、它与尿素反应除生成初缩体ＤＨＥＵ以外，根据反应条件和克分子浓度比的不同可以得到下例两个副产品，反应如下：

从以上反应方程式可看出，尿素过量有利于生产副产物甘脲；而酸性介质有利于生成副产物己内酰脲。如果反应在碱性介质中进行则乙二醛又容易发生康尼查罗反应，歧化成羟基乙酸的盐(钾或钠盐)反应如下：ＯＨＣ－ＣＨＯ＋ＫＯＨ→ＨＯＣＨ2－ＣＯＯＫ。很明显，产生以上几种副反应均对主反应不利。这样会使树脂转化率大大降低，同时使树脂的质量受到影响。所以在反应时如果克分子比一定时，介质的ｐＨ是影响反应结果的决定因素。
因此做了不同ｐＨ值条件下的试验，将定量的乙二醛加不同数量的碳酸钠，得不同ｐＨ。在50℃恒温浴中搅拌加入尿素进行反应。由于乙二醛反应很快，不可能测得起始浓度。故以乙二醛与尿素的混合溶液总体积中含有的乙二醛量为起始浓度。在反应过程中用ＫＯＨ法测定游离乙二醛含量之差为反应掉的乙二醛量，测定转化率，结果如表1所示：

表1
从上述结果可看出环构化反应在ｐＨ 4—8范围内能进行，但ｐＨ 4—6.5时质量较好。
ｂ.以上产物ＤＨＥＵ的氨基再与甲醛发生反应进行羟甲基化，{zh1}合成2Ｄ树脂：

所有的羟甲基化反应都能在碱、酸的催化作用下加速其反应，在碱性介质中，反应历程如下

而在酸性催化剂存在下的反应历程：

所以以上反应来看，ＤＨＥＵ的羟甲基化对于ｐＨ值的变化是没有多大关系的。其在酸碱介质中的最终产物始终是ＤＨＥＵ的羟甲基化的产物=ＮＣＨ2ＯＨ.但此反应是可逆的。在反应终了时如酸碱度不当其产率会降低，游离甲醛增加，这样对于产品的质量不利。产品规定游离甲醛只能保持在1％以下才能应用到织物上，所以通过试验可以确认ｐＨ在4—6之间甲醛转化率{zg}，游离甲醛最少。
3.2D树脂合成工艺的确定
从各种资料上看来，以上两种反应可分步进行，即所谓“分步法”就是把过量的尿素先与乙醛环构化形成ＤＨＥＵ，把ＤＨＥＵ从工作母液中分离出来再与甲醛反应生成羟甲基化合物，以上反应也可一步进行即所谓“一步法”反应方程式如下：

综上二种合成方法，根据石狮市绿宇化工贸易有限公司的具体情况，虽然分步法产率高，质量好，但是工艺复杂、设备要求高，操作不便，一般生产高纯度产品可应用此合成方法，我厂采用了一步法，工艺简单、操作方便、反应快，生产效率高，产品质量用于织物整理xx适合，通过以上反应历程的分析的试验，现确定如下合成工艺：
原料，工业粗乙二醛组成：乙二醛含量为30.60%，其中含有的其它成份有乙二醇8.81%，
甲醛11.29%，乙醇酸1.76%，故合成时甲醛量应扣除乙二醛中含有的量，同时要加Ｎａ2ＣＯ3中和乙二醛本身含有的乙醇酸。
投料计算：乙二醛∶尿素∶甲醛＝1∶1.15∶2.2（克分子比）根据计算需用中和乙醇酸的Ｎａ2ＣＯ3 2.34 Kg，反应中所需用硫酸钠为每克分子乙二醛2.5ｇ，总量为2.5 Kg。
合成：
在500立升搪瓷反应釜中先加入乙二醛，搅拌下加入甲醛并加入计算量的中和乙醇酸所有的Ｎａ2ＣＯ3（2.34ｋg）。然后称好1Kg Ｎａ2ＣＯ3（反应用），慢慢加入，调节反应液pH至6—6.5。适当升温至30℃左右停止加热。加入尿素(70.4Kg），然后先给予一定的激发温度（30－40℃）停止加热。然后待其自动升温至50℃左右搅拌反应1.5小时(保持50±1℃)。再加入Ｎａ2ＣＯ3　0.5Kg（如前所用Ｎａ2ＣＯ3有多余一并加入)。然后隔15分钟加入0.5Kg　Ｎａ2ＣＯ3，再隔15分钟加入0.5Kg　Ｎａ2ＣＯ3。控制ｐＨ 7.5～8（实际0.5Kg　Ｎａ2ＣＯ3用量可根据ｐＨ作适当增减)。保持50℃继续搅拌反应3小时。结束后冷却至室温加盐酸调节ｐＨ6左右即可成品。
树脂成品
颜色 微黄
含固量 44.3%
游离甲醛 0.66%
合成时注意：
1.计量要准确。
2.温度一定要严格控制，要稳定在50±1℃。
3.ｐＨ一定要控制好，ｐＨ对质量与产率影响很大。
4.加碱一定要慢，因为碱加进去后产生ＣＯ2气体，容易漫锅。
5.尿素、纯碱严禁块状倒入反应釜中，保证反应安全。
4.实际应用
品种：120／2×120／2.169×92　44＂　纯棉染色府绸
目的：“洗可穿”防皱整理
工艺xx的选择：
1.催化剂的选择，常用而典型的催化剂有铵盐、氯化镁、氯化锌、硝酸锌和氯化铝。在使用过程中为提高催化效果常采用有机羧酸和金属盐组成的混合催化剂。通过我们的试验和实际应用的效果最终采用了xx4(详见表2)。
2.防皱整理中添加剂的选择。为进一步提高弹性，减少布面甲醛含量，可在树脂中添加有机硅整理剂。
我们目前应用的有机硅属于聚甲基聚醚改性硅氧烷类的有机硅弹性体，它具有以下优点：
1.具有较高的折皱回复角，良好的回弹性和较好的“洗可穿”性能；
2.手感柔软、滑爽、丰满；
3.耐水洗性非常好。
为了更大程度地减少布面游离甲醛发生量，我们在树脂液中添加了一种甲醛吸收剂ＬＵ(日本产)，使从布面树脂中析出的甲醛被ＬＵ反应吸收掉。
3.整理条件：整理液二浸二轧、室温，轧液率78%，预烘100℃ 1分钟。焙烘150℃ 3分钟
4.试验结果(大生产)。
表2