三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究_王天坤

更新时间:2024-03-31 16:04:01 阅读: 评论:0

2024年3月31日发(作者:品制)

三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究_王天坤

ol.43No.12

·

82

·

化工新型材料第

43

卷第

12

2015

12

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

 

 

 

俞科静

 

 

 

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

 

 

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

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

种树脂中加入一定量的发泡剂和固化

VAPVB

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

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

//

变好

三聚氰胺

多聚甲醛

用作轻质耐热阻燃

并且其密度最小为

VAPVB

改性的泡沫耐热性能最好

6.89km

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

        

ppy

 

WanTiankununJieuKeinianKunaoHaiianuXuefen

 

  

  

  

  

 

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(,,)

KeLaboratorofEcoextileofMinistrofEducationJiannanUniversitWuxi214122

      

yyygy

   

Abstract

themelamineVAandPVBwereusedtomodiformaldehderesin.InonemethodPVA

 

wasusedto

 

            

yy

 

aentandmodiftheresin.IntheothermethodbothPVAandPVBwereusedasmodifier.Acertainamountoffoamin

                

ggy

  

aentwereaddedtotheristineandthemodifiedresinsforroducinfoamresectivel.Thestructureofmodifiedcurin

               

pygppgg

  

TGandlimitinoxenininfraredsectrosco.Theroertiesoffoam

 

wereexaminedusinresinswereinvestiatedb

            

gygppyppggy

   

andthesizeofcellthearametersofbulkdensitex.Furthermoretheroertiesoffoam

 

weremeasuredandestimatedbd

               

pyppy

  

ofmodifiedresinfoamedlasticwasbetterthanthatoftheristineresininfoam.Theresultsindicatedthattheuniformit

                  

ppy

 

wasfoamedlastic.ThePVAandPVBmodifiedresinfoamedlastichadthebestheatresistanceanditsdensit

               

ppy

 

36.89km

wr

hichcanbeusedforlihtweihtheatetardantmaterials.

       

gg

,,,

Kwordse

fP

elamineormaldehderesinfoam

ultralihtheatresistancePVB

VA

 

  

yg

 

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

在原料中添加了三元醇类物质

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

由于泡沫塑料都含有大量气泡

因此具有共同的特性

省料

隔音性好

比强度高等

泡沫成型定型过程一般分

个阶段

形成气泡核

气泡核膨胀和泡体固化定型

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

ueren

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

[]

asuo

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

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

50℃

下发泡约

3h

左右

的三聚氰胺泡沫

在这种工艺的基

得到密度为

80k

稳定性

耐湿热性以及吸声性

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

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

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

与此同时还提高了泡沫的阻燃性

以下

0k

三聚氰胺甲醛树脂是热固性树脂

在常温下不固化

加热

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

结构式为

外观为白色粉

VA

CH

OH

—)

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

VA

具有独特的强力粘接性

平滑性等特点

因此

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

中央高校基本科研业务费专项基金项目

USRP1044

JUSRP1045Y2012064

);

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

硕士

王天坤

主要研究方向

纺织复合材料

9891

联系人

孙洁

副教授

研究方向

纺织复合材料

期王天坤等

三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究

·

·

分散剂等产品

广泛应用于建筑

钢铁

高分子化工等行业

VB

PVA

和正丁醛在酸的条件下发生缩醛化反应的

缩合物

结构为白色粉末

相对密度

1.08

1.10

可溶于甲

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

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

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

VA

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

得到三聚

50℃

发泡

15min00℃

固化

1h

后取出

氰胺泡沫

.3

 

测试方法

分析三聚氰

利用红外光谱仪

NICOLET

 

NEXUS470

 

胺甲醛树脂的结构

利用氧指数测定仪

分析

MSYZ2000

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

 

热失重测试仪

分析改性前后泡沫的耐

TGASDTA851e

热性能等

 

结果与讨论

2.1

 

红外光谱分析

由于

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

VA

树脂与原树脂的红外光谱图中峰值是相同的

并未

VB

改性三聚氰胺甲醛树脂时

VB

溶解在树脂中

与树脂发生反应

种树脂的红外光谱图是一样的

 

实验部分

.1

 

材料与仪器

实验材料和试剂见表

实验仪器见表

 

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

分析纯

95.0%A

分析纯

分析纯

RA

分析纯

RA

99%A

分析纯

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

 

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

VA

树脂

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

可看出

红外特征峰

3346cm

处对应于三嗪环相连的

伸缩

振动特征峰

810

1359cm

-1

处是三聚氰胺和甲醛缩聚体

 

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

212S

01AS

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

三嗪环的伸缩振动峰

+559cm

三嗪环中

γ

的特征吸收峰

另外

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

然后将溶液平均分成

8.5

左右

按三聚氰与多聚甲醛以

∶2

的摩尔比分别向

中加入三聚氰胺

中缓慢加入一定比例的

PVA

反应

间加快搅拌

开始计时

加入柠檬酸

后冷却至

50℃

再向

中加入一定量的

搅拌

分别获

hVB

搅拌均匀

树脂溶液

树脂溶液和

树脂溶液

1.2.2

 

泡沫的制备

待树脂冷却后

树脂中加入发泡剂正戊烷

 

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

为改性前后泡沫的泡孔结构

组图中可以看

改性前的泡沫几乎没有泡孔

内部分布非常不均匀

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

VA

PVB

改性泡沫的泡孔数量明显比

PVA

改性的

·

·

化工新型材料第

43

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

与原树脂共混后提高了

VA

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

毒性也较小

.3

 

表观密度与发泡倍率

 

泡沫的表观密度

三聚氰胺

多聚甲醛泡沫

(·

km

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

(·

km

72.12

 

69.64

 

83.18

 

55.11

 

78.99

 

VAPVB

泡沫

(·

km

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

中可以看出

155℃

155

397℃

397

430℃

430

800℃4

个区域

 

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

VA

泡沫

三聚氰胺

多聚甲醛

VAPVB

泡沫

cP

从表

可以得到

三聚氰胺

多聚甲醛泡沫的平均密度为

聚氰胺

多聚甲醛

657.89km

PVA

泡沫平均密度为

//,

三聚氰胺

多聚甲醛

mPVAPVB

泡沫平均密度

71.81k

由此可见

6.89kmVA

PVB

改性后的泡沫密

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

三聚氰胺

5597℃

8%

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%

甲醛受热挥发或分解

397

430℃

曲线中可以看出三

聚氰胺

多聚甲醛泡沫最快失重点为

三聚氰胺

多聚甲

02℃

三聚氰胺

多聚甲醛

VA

泡沫最快失重温度为

412℃

VAPVB

泡沫最快失重温度为

430℃

在这个温度区域内

树脂中

分解

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

50

350℃

397.5℃

总的来说

三聚氰胺泡沫具有非常好的耐热性能

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

相反地

柔性链段的引入使得三聚氰胺泡沫的稳定性更

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

没有改性的三聚氰

VA

改性的泡沫密度次之

见图

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

原树脂中加入改性剂

树脂与

PVA

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

 

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

三聚氰胺

多聚甲醛

VAPVB

泡沫

 

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

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

明显的改善

泡沫密度最小可达到

6.89kmOI

最高可

2.4

 

泡沫阻燃性能

 

泡沫的极限氧指数

三聚氰胺

多聚甲醛沫

 

三聚氰胺

多聚甲醛

VA

泡沫

38

 

三聚氰胺

多聚甲醛

VAPVB

泡沫

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

 

吴舜英

993

11.1

    

所示

虽然

种泡沫材料的极限氧指数

存在差

LOI

但是

因此三聚氰胺泡沫

OI2

的材料就属难燃材料了

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

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膜的制备及其抗紫外线性能的研究

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01478

--

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上接第

87

  

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得出

值为

通过条件的优化

.5

DMPA

用量为

乳液粒径

45

5%

7%

E4

用量为

8%

KH

50

用量为

4%

黏度适中

稳定性好

涂膜耐冲击性好

硬度达

耐水性

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.

   

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2005

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孙启龙

中国涂料

010

25502.22J.

 

谢小莉

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Coatins2009

6520616.2

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何德良

涂料工业

010

40203.32J.

 

易翔

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王焕

许戈文

涂料工业

.7

010

4031J.2

 

黎兵

陈海洪

张鸿

一种集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料及

 

陈中华

其制备方法

中国

201281.

00

102618159P

--

收稿日期

00

014862

--

修稿日期

01

015982

--

参考文献

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ZhenM

ZhuYC

etal.J.EuroeanPolmerJour

- 

      

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n4

al2007

43152.3

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84

   

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三聚氰胺甲醛树脂改性及泡沫的制备与研究_王天坤

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