2024年3月31日发(作者:办公会议纪要)
ol.43No.12
V
·
82
·
化工新型材料第
43
卷第
12
期
2015
年
12
月
NEW
CHEMICAL
MATERIALS
三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究
王天坤
孙
洁
*
俞科静
钱
坤
曹海建
卢雪峰
(
)
江南大学生态纺织教育部重点实验室
,
无锡
214122
改
摘
要
用聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛改性三聚氰胺甲醛树脂
,
分别合成了三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
聚乙烯醇
(
VA
)
P
/
聚乙烯醇缩丁醛
(
性树脂和三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
改性树脂
,
并分别向
3
种树脂中加入一定量的发泡剂和固化
VAPVB
)
P
极限氧指数等测试对改性泡沫的耐热性及结构等作了测定分
剂等
,
对树脂进行发泡制成泡沫
。
通过红外光谱分析
、
G
、
T
析
,
同时采用表观密度
、
泡孔尺寸等指标对泡沫进行性能测试和比较
。
实验结果表明
:
改性后泡沫材料的泡孔均匀性明显
3
,
//
变好
;
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
可
用作轻质耐热阻燃
并且其密度最小为
3
P
VAPVB
改性的泡沫耐热性能最好
,
6.89km
g
材料
。
关键词
三聚氰胺甲醛树脂
,
泡沫
,
耐热性能
,
超轻
,
聚乙烯醇缩丁醛
,
聚乙烯醇
rearationofmodifiedmelamineresinandfoamtudonthe
S
ppy
WanTiankununJieuKeinianKunaoHaiianuXuefen
S
Y
Q
C
L
gjgjg
(,,)
KeLaboratorofEcoextileofMinistrofEducationJiannanUniversitWuxi214122
-
T
yyygy
,
Abstract
f
themelamineVAandPVBwereusedtomodiformaldehderesin.InonemethodPVA
wasusedto
P
-
yy
,
aentandmodiftheresin.IntheothermethodbothPVAandPVBwereusedasmodifier.Acertainamountoffoamin
ggy
aentwereaddedtotheristineandthemodifiedresinsforroducinfoamresectivel.Thestructureofmodifiedcurin
pygppgg
TGandlimitinoxenininfraredsectrosco.Theroertiesoffoam
wereexaminedusinresinswereinvestiatedb
-
gygppyppggy
,
andthesizeofcellthearametersofbulkdensitex.Furthermoretheroertiesoffoam
weremeasuredandestimatedbd
pyppy
ofmodifiedresinfoamedlasticwasbetterthanthatoftheristineresininfoam.Theresultsindicatedthattheuniformit
ppy
,
wasfoamedlastic.ThePVAandPVBmodifiedresinfoamedlastichadthebestheatresistanceanditsdensit
ppy
3
/
,
36.89km
wr
hichcanbeusedforlihtweihtheatetardantmaterials.
-
g
gg
,,,
Kwordse
fP
elamineormaldehderesinfoam
,
ultralihtheatresistancePVB
,
VA
m
-
yg
y
[
1
]
它以塑料为基本组分
,
含有
泡沫塑料是一种新型材料
,
大量气泡
,
因此泡沫塑料也可以说是以气体为填料的复合塑
有自熄性能
,
但其表面硬度大
,
性能较脆
。
经水溶性三聚氰胺树脂持续搅拌所得的三聚氰胺泡沫
,
其硬度和脆性都比较高
,
容易粉碎
。
为了提高泡沫韧性
,
[]
虽然使得所制泡沫
rank
等
6
在原料中添加了三元醇类物质
,
F
的回弹性和抗开裂性得到了较大改善
,
但在挤压恢复后
,
产品
料
。
由于泡沫塑料都含有大量气泡
,
因此具有共同的特性
,
质
轻
、
省料
、
隔音性好
、
比强度高等
。
泡沫成型定型过程一般分
为
3
个阶段
:
形成气泡核
、
气泡核膨胀和泡体固化定型
。
其
中
,
气泡核的形成阶段影响着泡沫密度和泡孔分布情况
;
泡体
的几何形状和结构都由膨胀阶段的条件决定
。
三聚氰胺泡沫塑料又称蜜胺泡沫塑料
,
是三聚氰胺甲醛
]
32
-
。
树脂经过发泡工艺而制备出的一种本征型阻燃泡沫材料
[
阻燃性能和力学性能仍不能满足使用要求
。
此外
J
ueren
g
7
]
用柔性碳链取代三聚氰胺上氢原子从而改善了
泡沫的脆等
[
[]
性
。
Y
在
asuo
等
8
将三聚氰胺和甲醛按照
1∶3
的比例混合后
,
·
碱的催化下反应一段时间
,
得到了黏度为
50
~
150MPa
s
的发
泡树脂
,
再将树脂与发泡剂戊烷或丁烷
、
乳化剂十二烷基苯磺
酸钠
、
稀酸
、
改性剂硅树脂充分混合后
,
在
1
50℃
下发泡约
3h
,
3
/
左右
的三聚氰胺泡沫
。
在这种工艺的基
得到密度为
80k
m
g
稳定性
、
耐湿热性以及吸声性
,
所
该泡沫具有良好
的隔热性
、
以三聚氰胺泡沫特别适用于阻燃
、
高温
、
低频噪音吸收等环境
4
]
。
三
条件下使用
,
是一种发展前景非常好的新型环保材料
[
轻质
、
阻燃
、
稳定性好
聚氰胺泡沫是世
界上最轻的泡沫之一
,
等优点使得三聚氰胺泡沫在建筑
、
交通
、
化工等行业的应用前
5
]
。
景十分广阔
[
础上
,
又在其中添加异氰酸酯和硅烷偶联剂
,
使得该泡沫的密度
]
39
/。
降低到了
3
与此同时还提高了泡沫的阻燃性
[
以下
,
0k
m
g
三聚氰胺甲醛树脂是热固性树脂
,
在常温下不固化
,
加热
到
1
30
~
150℃
才可固化成不溶不熔的网状结构固体
。
固化后
的三聚氰胺甲醛树脂无色透明
,
可在高温条件下使用并且具
—[—
CH
2
]
结构式为
:
外观为白色粉
VA
(
CH
(
OH
)
P
n
—)
末
,
是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物
,
性能介于塑
皮膜柔韧
料和橡胶之间
。
由于
P
VA
具有独特的强力粘接性
、
性
、
平滑性等特点
,
因此
P
粘合剂
、
乳化
VA
可用于生产涂料
、
);;
基金项目
:
江苏省产学研联合创新资金
-
前瞻性联合研究项目
(
国
中央高校基本科研业务费专项基金项目
(
B
USRP1044
,
JUSRP1045Y2012064
)
J
)
);
家自然科学基金青年基金项目
(
江苏省科技支撑计划
(
E2011014
51203062B
,
作者简介
:
女
,
硕士
,
王天坤
(
主要研究方向
:
纺织复合材料
。
9891
-
)
联系人
:
孙洁
,
女
,
副教授
,
研究方向
:
纺织复合材料
。
第
1
2
期王天坤等
:
三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究
·
8
3
·
剂
、
分散剂等产品
,
广泛应用于建筑
、
钢铁
、
高分子化工等行业
。
VB
是
PVA
和正丁醛在酸的条件下发生缩醛化反应的
P
缩合物
。
结构为白色粉末
,
相对密度
1.08
~
1.10
。
可溶于甲
醇
、
乙醇
、
酮类
、
卤代烷
、
芳烃类溶剂
。
与邻苯二甲酸酯
、
癸二
酸酯苯增塑剂
,
以及硝酸纤维素
、
酚醛树脂
、
环氧树脂等有良
好的相溶性
。
具有较高的透明性
、
耐寒性
、
耐冲击
、
耐紫外辐
照
。
与金属
、
玻璃
、
木材
、
陶瓷
、
纤维制品等有良好的粘结力
。
由于三聚氰胺甲醛树脂是一种具有三维网状结构的热固
性树脂
,
交联密度大
,
而且分子链中含有刚性较大的三嗪环结
构
,
导致该树脂具有力学强度差
、
发泡困难
、
脆性高等缺点
。
本研究采用
P
向
VA
和
PVB
共混法改性三聚氰胺甲醛树脂
,
树脂中引入柔性链段
,
柔性链段穿插在三维立体结构中
,
改善
三聚氰胺甲醛树脂的性能
,
从而解决三聚氰胺泡沫发泡难等
问题
。
化剂草酸
,
放入提前预热的磨具中
,
将磨具密封并将其放入烘
,
箱内
,
降至
1
得到三聚
1
50℃
发泡
15min00℃
固化
1h
后取出
,
氰胺泡沫
。
1
.3
测试方法
分析三聚氰
利用红外光谱仪
(
NICOLET
NEXUS470
型
)
胺甲醛树脂的结构
;
利用氧指数测定仪
(
分析
I
MSYZ2000
型
)
改性前后三聚氰胺泡沫的阻燃性能
;
利用扫描电镜仪
(
观察改性前后泡沫的泡孔结构
;
通过
ITACHTSU1510
型
)
H
/
热失重测试仪
(
分析改性前后泡沫的耐
TGASDTA851e
型
)
热性能等
。
2
结果与讨论
2.1
红外光谱分析
由于
P
在使用
PVA
的特征官能团是羟基
,
VA
改性三聚
氰胺甲醛树脂时
,
并未引入其他基团
,
因此三聚氰胺
/
多聚甲
而使
醛
/
VA
树脂与原树脂的红外光谱图中峰值是相同的
;
P
用
P
并未
VB
改性三聚氰胺甲醛树脂时
,
VB
溶解在树脂中
,
P
与树脂发生反应
,
故
3
种树脂的红外光谱图是一样的
。
1
实验部分
1
.1
材料与仪器
实验材料和试剂见表
1
,
实验仪器见表
2
。
表
1
实验材料和试剂
名称
VAP
三聚氰胺
多聚甲醛
二水合柠檬酸三钠
片状
)
氢氧化钠
(
甲醛溶液
正戊烷
草酸
PVB
规格
1788
型
分析纯
,
R
A
R
,
95.0%A
分析纯
,
R
A
分析纯
,
RA
分析纯
,
RA
R
,
99%A
分析纯
,
R
A
—
生产厂家
有限公司
阿拉丁试剂
(
上海
)
上海山浦化工有限公司
阿拉丁试剂
(
上海
)
有限公司
国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司
无锡市佳妮化工有限公司
阿拉丁试剂
(
上海
)
有限公司
国药集团化学试剂有限公司
有限公司
阿拉丁试剂
(
上海
)
图
1
3
种三聚氰胺甲醛树脂的红外光谱图
[:
三聚氰胺
/
多聚甲醛树脂
;
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
a
VA
树脂
;
b
:
P
/
:
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VAPVB
树脂
]
cP
谱图中存在典型的三聚氰胺甲醛树脂的
由图
1
可看出
:
红外特征峰
,
在
3346cm
-
1
处对应于三嗪环相连的
—
N
H
伸缩
振动特征峰
,
在
810
和
1359cm
-1
处是三聚氰胺和甲醛缩聚体
表
2
实验主要仪器
仪器名称
电子天平
恒速搅拌器
恒温油水浴锅
电热鼓风干燥箱
型号
A2003
J
212S
W
-
O
01AS
4
1
-
产商
上海菁海仪器有限公司
上海申顺生物科技有限公司
上海申顺生物科技有限公司
南京沃环科技实业有限公司
中
三嗪环的伸缩振动峰
,
C
—
N
)
+559cm
-
1
为
三嗪环中
γ
(
1
(
的特征吸收峰
。
另外
,
在
1NH
)
000cm
-1
处为醚键的伸缩振
δ
动吸收峰
。
2.2
泡孔结构
1.2
实验方案
1.2.1
树脂的制备
使用蒸馏水将多聚甲醛溶解
,
溶解后用
NaOH
调节多聚
甲醛溶液
,
使得
p
然后将溶液平均分成
3
份
H
在
8.5
左右
,
(
。
按三聚氰与多聚甲醛以
1
A
、
B
、
C
)
∶2
的摩尔比分别向
A
、
B
、
向
B
、
瞬
C
中加入三聚氰胺
,
C
中缓慢加入一定比例的
PVA
,
反应
2
间加快搅拌
。
开始计时
,
加入柠檬酸
h
后冷却至
50℃
,
。
再向
C
中加入一定量的
P
钠
,
搅拌
1
分别获
hVB
搅拌均匀
,
得
A
树脂溶液
、
B
树脂溶液和
C
树脂溶液
。
1.2.2
泡沫的制备
待树脂冷却后
,
向
A
、
固
B
、
C
树脂中加入发泡剂正戊烷
、
图
2
3
种泡沫的扫描电镜图
[
()()
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫
;
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
ab
/
(
)
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VA
泡沫
;
VAPVB
泡沫
]
cP
P
图
2
为改性前后泡沫的泡孔结构
图
。
从
3
组图中可以看
出
,
改性前的泡沫几乎没有泡孔
,
内部分布非常不均匀
;
而
并且泡孔分布也均匀
PVA
改性后泡沫的泡孔数量明显增多
,
很多
;
P
VA
和
PVB
改性泡沫的泡孔数量明显比
PVA
改性的
·
8
4
·
化工新型材料第
43
卷
并且分布更加均匀
。
这主要是由于改性前树脂溶液
泡沫多
,
的黏弹性太小
,
使得气泡膜没有足够的强度
,
包不住气体而破
裂
;
与原树脂共混后提高了
P
VA
和
PVB
具有良好的粘接性
,
树脂的黏弹性
,
从而得到泡孔均匀细密的优质泡沫
。
况下
,
表面才开始燃烧
,
在燃烧体的表面迅速形成致密的焦炭
层而有效地阻止燃烧继续发展
,
明火离开后自动熄灭
。
并且
三聚氰胺泡沫在燃烧时结焦而不产生流滴
,
产生的烟雾量很
小
,
毒性也较小
。
2
.3
表观密度与发泡倍率
表
3
泡沫的表观密度
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫
/
(·
km
-
3
)
g
5
95.43
700.00
640.90
631.65
21.457
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VA
泡沫
/
P
(·
km
-
3
)
g
72.12
69.64
83.18
55.11
78.99
/
VAPVB
泡沫
/
P
(·
km
-
3
)
g
36.05
35.62
38.88
36.24
37.67
2.5
泡沫的耐热性能
样品的失重可大致分为室温
~
从图
4
中可以看出
,
155℃
、
155
~
397℃
、
397
~
430℃
和
430
~
800℃4
个区域
。
图
4
泡沫热重分析图
(:
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫
;
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
a
VA
泡沫
;
b
:
P
/
:
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VAPVB
泡沫
)
cP
从表
3
可以得到
,
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫的平均密度为
/
三
聚氰胺
/
多聚甲醛
/
657.89km
,
PVA
泡沫平均密度为
g
3
//,
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
mPVAPVB
泡沫平均密度
71.81k
g
3
3
/
。
由此可见
,
用
P
为
3
6.89kmVA
和
PVB
改性后的泡沫密
g
这是树脂中的大量水分受热挥发导致的
。
室温
~
155℃
,
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫共失重
4
三聚氰胺
/
1
5597℃
,
8%
,
~
3
/
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
多聚甲醛
/
VA
泡沫共失重
40%
,
VAPP
这是由于树脂中尚未完全反应的游离
PVB
泡沫共失重
27%
,
从
T
甲醛受热挥发或分解
。
397
~
430℃
,
G
曲线中可以看出三
聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫最快失重点为
4
三聚氰胺
/
多聚甲
02℃
,
醛
/
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VA
泡沫最快失重温度为
412℃
,
P
/
VAPVB
泡沫最快失重温度为
430℃
。
在这个温度区域内
P
树脂中
P
分解
。
4
在该温
VA
的大分子主链断裂
、
30
~
800℃
,
度区间
,
交联大分子主要发生炭化
,
其他元素燃烧放出大量
的热
。
从热重分析来看
,
三聚氰胺泡沫的热分解温度大致在
415℃
。
三聚氰胺泡沫的热分解温度大于常见的聚氨酯泡沫
[
]
11
01
-
(
。
和酚醛泡沫
(
2
50
~
350℃
)
397.5℃
)
总的来说
,
三聚氰胺泡沫具有非常好的耐热性能
,
从
TG
曲线可以看出
,
改性后并没有影响三聚氰胺泡沫良好的耐热
性
;
相反地
,
柔性链段的引入使得三聚氰胺泡沫的稳定性更
好
,
受热时更难分解
,
所以改性后三聚氰胺泡沫的热分解温度
略有升高
。
度最低
,
只用
P
没有改性的三聚氰
VA
改性的泡沫密度次之
,
见图
3
)
是影响泡
胺泡沫密度最大
。
这主
要是因为发泡倍率
(
沫密度的主要因素
。
发泡倍率越大
,
泡沫密度越小
。
也就是
说单位体积中气泡越多
、
泡孔越大
,
泡沫密度越小
。
这主要是
由于原树脂发泡初期气泡核不是同时出现的
,
而是逐步出现
并且延续时间较长
,
导致所得泡沫泡孔不匀
,
泡沫密度大
。
向
原树脂中加入改性剂
P
树脂与
PVA
和
PVB
共混后
,
VA
、
PVB
良好的结合在一起
,
发挥出各自的作用
,
在发泡初始阶段同时
出现大量均匀分布的气泡核
,
所以改性后泡沫密度小
。
实验
所得的三聚氰胺泡沫是一种非常好的轻量化材料
,
用途广泛
,
前景十分乐观
。
图
3
泡沫的发泡倍率
(
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
三聚氰胺
/
多聚甲醛泡沫
;
VA
泡沫
;
B
:
P
A
:
/
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VAPVB
泡沫
)
C
:
P
3
结论
本研究在不影响
三聚氰胺泡沫原有的隔热
、
阻燃
、
轻质
、
耐湿热性和热稳定性好等优点的前提下
,
使用
PVA
和
PVB
改性三聚氰胺甲醛树脂
,
分别合成了三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
/
PPVA
树脂和三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VAPVB
树脂
。
改性后树
脂的发泡倍率明显上升
,
改性前后泡孔的数量和均匀性有了
3
,
/
明显的改善
,
泡沫密度最小可达到
3
L
6.89kmOI
最高可
g
2.4
泡沫阻燃性能
表
4
泡沫的极限氧指数
三聚氰胺
/
多聚甲醛沫
3
3
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
VA
泡沫
P
38
三聚氰胺
/
多聚甲醛
/
/
VAPVB
泡沫
P
35
达到
38
。
参考文献
[
徐敬一
.
泡沫塑料成型
[
北京
:
化学工业出版社
,
M
]
.
1
]
吴舜英
,
993
,
11.1
6
-
)
表
4
所示
,
虽然
3
种泡沫材料的极限氧指数
(
存在差
LOI
异
,
但是
L
因此三聚氰胺泡沫
OI2
的材料就属难燃材料了
,
≥
3
属于很好的阻燃材料
。
三聚氰胺泡沫只有在与明火接触的情
(
下转第
91
页
)
第
1
2
期钟智丽等
:
改性
PVDF
膜的制备及其抗紫外线性能的研究
·
9
1
·
]
():
究
[
膜科学与技术
,
J.6
014
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cM
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g
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P
ndPVDFolacrlamideembranesJ.IndEnChema
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y
(
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g
,():
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Res2011
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502121132123.
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檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨
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87
页
)
(
()
得出
R
值为
1
通过条件的优化
,
.5
,
DMPA
用量为
2
乳液粒径
45
5%
~
7%
,
E4
用量为
8%
,
KH
-
50
用量为
4%
时
,
-
小
,
黏度适中
,
稳定性好
;
涂膜耐冲击性好
,
硬度达
2
耐水性
H
,
和耐热性得到很大提高
。
按上述配方可制备高性能防腐蚀用
水性聚氨酯树脂
。
4.
9
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adboulSamA
,
OtaibeJoshuaU.J
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