背景及概述【1】
三聚氰胺甲醛樹脂簡稱三聚氰胺樹脂,又稱蜜胺甲醛樹脂或蜜胺樹脂,是一種重要的三嗪環(huán)化合物,由三聚氰胺和甲醛先進行加成反應,再脫水縮聚合成的產(chǎn)物。三聚氰胺樹脂具有優(yōu)良的耐水、耐老化、阻燃、耐熱、耐化學品腐蝕和絕緣性能,可用于制造模塑料(日用餐具及電器)、人造板(膠合板、強化木地板以及層壓塑料板)和泡沫塑料等。除此之外,三聚氰胺樹脂還廣泛地用作涂料、木材粘合劑、油漆交聯(lián)劑、纖維紡織物整理劑、紙張濕強劑和水泥減水劑等。
應用【1】
1.在皮革工業(yè)的應用
在皮革工業(yè)中,三聚氰胺樹脂是常用的預鞣、復鞣、填充樹脂,其中三羥甲基三聚氰胺樹脂是應用最廣的氨基樹脂。氨基樹脂具有與醛鞣相似的鞣制機理:預聚體滲入皮內(nèi),隨著 pH 值下降,預聚體在皮內(nèi)自動縮合成具有一定大小的分子,通過分子中活潑的—NHCH 2 OH 與膠原肽鏈上的氨基進行縮合,形成共價交聯(lián)體系,達到鞣制的目的。同時,氨基樹脂具有填充作用。Braum、Aloysins 等人運用 GPS、IR、1H-NMR、13C-NMR 等檢測手段,發(fā)現(xiàn)這種樹脂既具有鞣性又具有填充性,可以大量填充于皮革膠原纖維之間,達到使革身豐滿的效果。
三聚氰胺樹脂鞣劑用在鉻鞣輕革的復鞣,使成革粒面細致,身骨豐滿,增厚明顯,增白效果好,具有良好的耐光性。而且它同其它鞣劑有很好的配伍性。如同植物鞣劑結(jié)合使用,能促進植物鞣劑的滲透和吸收,增加革的耐磨性和耐候性。若用于絨面革的復鞣,則起絨效果好。
2.在造紙工業(yè)中的應用
用作濕增強劑、抗水劑的原理及性能特點由于三聚氰胺甲醛樹脂內(nèi)含有羥甲基,能在纖維束間形成醚化結(jié)構(gòu),這種不同分子間的交聯(lián)而產(chǎn)生抗水性,使紙頁取得增濕強度效果,故在造紙工業(yè)中主要作濕增強劑、抗水劑。用作造紙工業(yè)中的主要是三羥甲基三聚氰胺,但由于其穩(wěn)定性、水溶性及游離甲醛含量均不理想且對紙張的白度和耐久性有不良影響,故目前廣泛使用的是改性樹脂。
3.用作陶瓷和水泥分散劑
三聚氰胺甲醛樹脂磺酸鹽是一種很好的陰離子表面活性劑,具有表面活性和其他寶貴性能,國內(nèi)外常用作陶瓷、水泥、混凝土中的高效分散劑或減水劑。它的作用機理主要是:該類減水劑具有吸附分散和潤滑作用,因此使用較少的水就能改善混凝土的和易性,從而達到減水目的。由于水混比下降,混凝土中的孔隙減少,使得水泥更加致密,強度增加,也可減少水泥用量。由于減水劑的滲入,水泥水化產(chǎn)物生長緩慢,磺化的混凝土網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密,有利于混凝土中長期強度的增加。
4.用作木材粘合劑
在木材工業(yè)中,三聚氰胺甲醛樹脂主要作為粘合劑。由于它具有較大的化學活性,在滲入木材制品中時,交聯(lián)硬化速度較快,在不需別的硬化劑的條件下,可進行熱硬化或常溫硬化,從而產(chǎn)生粘結(jié)作用。由于其熱穩(wěn)定性、耐水性、耐化學品性能好,故廣泛應用于人造板、木材、建筑、紙包裝等領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的重點主要是如何克服龜裂現(xiàn)象,得到柔韌性適度的三聚氰胺甲醛樹脂,目前解決方法如加入聚乙烯醇,因為它能與甲醛反應生成聚乙烯醇縮甲醇,均勻的分布在樹脂中,以阻隔 MF 樹脂分子中的三氮雜環(huán)分子靠近,起到增韌效果,防止龜裂。
5.用作織物印染整理劑
在紡織工業(yè)中,三聚氰胺甲醛樹脂及衍生物是制備織物印染整理劑的重要原料。它的作用機理主要是可以作為織物的表面改性劑和偶聯(lián)劑,從而改善棉織物的的防縮、防皺、耐水洗的性能。但由于貯存穩(wěn)定性差,作用后織物手感粗糙且易吸收氯泛黃等缺點,對其改性的研究也越來越多。目前使用甲醇醚化三聚氰胺樹脂,加入環(huán)亞乙烯脲、硼砂等甲醛改性劑得到超低醛高穩(wěn)定性的改性三聚氰胺甲醛樹脂整理劑,改性后的樹脂用于漂白府綢的防縮防皺整理,泛黃及氯損得以改善,耐洗性也較好。而且該整理劑的貯存期達 210 ~ 365 d,游離甲醛含量0.3%,固含量約40%。
制備【2】
1、未改性三聚氰胺樹脂的合成
將219 g三聚氰胺和50 mL去離子水混合放入三口燒瓶內(nèi),在80 ℃下恒溫水?。患尤?0%的氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)混合溶液的pH=8.5,然后向三口燒瓶內(nèi)放入109 g多聚甲醛,反應15 min;再向三口燒瓶內(nèi)加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛,同時將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)至85 ℃,測量混合溶液的pH并使其保持在8.5,反應60 min,然后調(diào)節(jié)溶液pH在7.0反應一段時間后按濁點法判斷反應的終點,反應完成后就可以取出反應產(chǎn)物。
2、單分子改性三聚氰胺甲醛樹脂的合成
將219 g三聚氰胺和50 mL去離子水混合放入三口燒瓶內(nèi),在80℃下恒溫水?。患尤?0%的氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)混合溶液的pH=8.5,然后向三口燒瓶內(nèi)放入109 g多聚甲醛,反應15 min;將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)至85℃,測量混合溶液的pH并使其保持在8.5再向三口燒瓶內(nèi)加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛,等反應液變得澄清以后,再向反應液中加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛;反應min,然后調(diào)節(jié)溶液pH在=7.0,然后添加一定量的單分子改性劑。反應一段時間后按濁點法判斷反應的終點,反應完成后就可以取出反應產(chǎn)物。在加入單分子改性劑的時候,改變單分子改性劑的加入時間與加入劑量,觀察其對三聚氰胺甲醛樹脂的改性效果。
3、高分子化合物改性三聚氰胺樹脂的合成高分子化合物的添加過程可分為兩種。
(1)預添加過程:將219 g三聚氰胺和50 mL去離子水混合放入三口燒瓶內(nèi),然后向反應液中加入高分子化合物改性劑,80℃下恒溫水??;加入10%的氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)混合溶液的pH=8.5,然后向三口燒瓶內(nèi)放入109g多聚甲醛,反應15min;將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)至85℃,測量混合溶液的pH并使其保持在8.5再向三口燒瓶內(nèi)加入219g三聚氰胺和109 g多聚甲醛,等反應液變得澄清以后,再向反應液中加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛;反應min,然后調(diào)節(jié)溶液pH=7.0,然后添加一定量的單分子改性劑。反應一段時間后按濁點法判斷反應的終點,反應完成后就可以取出反應產(chǎn)物。
(2)后期添加過程:219 g三聚氰胺和50 mL去離子水混合放入三口燒瓶內(nèi),然后向反應液中加入高分子化合物改性劑,80 ℃下恒溫水??;加入10%的氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)混合溶液的pH=8.5,然后向三口燒瓶內(nèi)放入109 g多聚甲醛,反應15 min;將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)至85 ℃,測量混合溶液的pH并使其保持在8.5再向三口燒瓶內(nèi)加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛,等反應液變得澄清以后,再向反應液中加入219 g三聚氰胺和109 g多聚甲醛;反應60 min,溶液pH=7.0;預先將高分子化合物改性劑在去離子水中加熱溶解,在反應快到終點時,將高分子化合物加入反應溶液中,恒溫反應1 h,降溫得到反應產(chǎn)物。改變高分子化合物改性劑的添加方式以及添加量,判斷得到的三聚氰胺甲醛樹脂的性能,來判斷高分子化合物改性劑的種類,添加方式以及添加量。
主要參考文獻
[1] 楊驚,沈一丁-《化工時刊》2004年12期
[2] 孟凡會-《現(xiàn)代鹽化工》2018年2期