氨基树脂生产技术一、 概述
以含有氨基官能团的化合物与醛类(主要是甲醛)经缩聚反应制得的热固性树脂称为氨基树脂,这种树脂在模塑料、粘结材料、层压材料、纸张处理剂等方面有广泛的应用。用于涂料的氨基树脂须再以醇类改性,使它能溶于有机溶剂,并与主要成膜树脂有良好的混溶性和反应性。
氨基化合物主要是尿素,三聚氰胺和苯代三聚氰胺。在涂料中,由氨基树脂单独加热固化所得的涂膜硬而脆,且附着力差,因此它常与基体树脂如醇酸树脂、聚脂树脂,环氧树脂等配合,组成氨基树脂漆。
氨基树脂漆中氨基树脂作为交联剂,它提高了基体树脂的硬度、光泽、耐化学性以及烘干速度,而基体树脂则克服了氨基树脂的脆性,改善了附着力。该漆在一定的温度经过短时间烘烤后,即形成强韧的三维结构涂层。
与醇酸树脂相比,氨基树脂漆的特点是:清漆色泽浅、光泽高、硬度高、有良好的电绝缘性;色漆外观丰满,色彩鲜艳,附着力优良,耐老化性好,具有良好的抗性;干燥时间短,施工方便,有利于涂漆的连续化操作。
尤其值得一提的是三聚氰胺甲醛树脂,它与不干性醇酸树脂,热固性丙烯酸树脂、聚酯树脂配合,可制得保光保色性极佳的高级白色或浅色烘漆。这类涂料目前在车辆、家用电器、轻工产品、机床等方面都得到了广泛的应用。
二、原料
1、氨基化合物
(1)尿素 又称脲或碳酰胺。无色晶体,大量存在于人类和哺乳动物的尿中,密度是1.335,熔点132.7℃。加热温度超过熔点时即分解。溶于水,乙醇和苯,水溶液呈中性反应。用作肥料、动物饲料、炸药、稳定剂和脲醛树脂等的原料。可由氨和CO2在高温、高压下作用制得。
(2)三聚氰胺 即蜜胺,又称氰尿酰胺。白色晶体,难溶于水,乙二醇,甘油,略溶于乙醇,不溶苯等有机溶剂。用于制备合成树脂和塑料等。可由双氰胺法和尿素法制得。
(3)苯代三聚氰胺 俗称苯鸟粪胺,是以-C6H5取代三聚氰胺分子上一个氨基的化合物。它的主要用途是涂料,塑料与三聚氰胺并用制层压板或密胺餐具,另外,在织物处理剂,纸张处理剂,胶粘剂,耐热润滑剂的增稠剂等方面也有应用。以它制得的氨基树脂,改善了三聚氰胺树脂的脆性,又不影响其耐候性。
工业上苯代三聚氰胺由苯甲腈和双氰胺在碱性催化剂存在下,以丁醇为溶剂制得。
表1-1为尿素,三聚氰胺,苯代三聚氰胺性能指标。
表1-1 原料性能指标
项目 尿素 三聚氰胺 苯代三聚氰胺
外观 白色结晶 白色结晶 白色结晶粉末
含氮量(以干基计),% ≥ 46.3 37.0~38.07
熔点,℃ 224~228
缩二脲含量,% ≤ 0.5
含量(升华法),% ≥ 99.5
水分含量,% ≤ 0.5 0.2 0.5
铁(Fe2O3)含量。% ≤ 0.002
游离氨(NH3) 含量,% ≤ 0.01
水不溶物含量,% ≤ 0.02
甲醛溶解度① (80℃/10min) 全溶
色泽(铂钴标准比色液) ≤ 30
游离碱,% ≤ 0.02 0.05
灰分,% ≤ 0.05 0.05
①1份三聚氰胺与2.5份37%甲醛混合。
2、甲醛 又名蚁醛,常温为无色,有强烈刺激气味的气体,对人的眼鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇,水溶液浓度最高可达55﹪,通常是40﹪,称为甲醛水,俗称福尔马林,具有防腐功能的带刺激性气味的无色液体。通常加入8﹪--12﹪甲醇,防止聚合。有强还原作用,特别在碱性溶液中,能燃烧,蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限为7﹪-73﹪(体积)。
甲醛是重要有机原料之一,广泛用作制取聚甲醛树脂,酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、维尼纶纤维等的原料,也是炸药、医药、农药和染料等的原料。
表1-2为醛类原料的性能指标。
表1-2 醛类原料的性能指标
指标名称 37%甲醛水溶液 (福尔马林) 多聚甲醛 50%甲醛水溶液 甲醛的丁醇溶液 甲醛的甲醇溶液
外观 无色透明液体,在低温时能自聚呈微浑 白至微黄色粉末有刺激味 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体
甲醛含量,g/100g 37±0.5 93~95 50.0~50.4 39.5~40.5 55
甲醇含量,g/100g ≤ 12 - 1.5 - 30~35
甲酸含量,g/100ml ≤ 0.04 - - - -
铁含量,g/100ml ≤ 0.0005 0.005 - - -
灼烧残渣含量,g/100ml ≤ 0.005 0.1 - - -
熔程,℃ - 120~170 - - -
水含量,% - - - 6.5~7.5 10~15
闪 点,℃ 60 71.1 68.3 71.1 -
沸 点,℃ 96 - ~100 107 -
贮存温度,℃ 15.6~32.2 - 48.9~62.8 20 -
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