日用级三聚氰胺甲醛模塑料的制备

 

摘要：以三聚氰胺甲醛树脂为胶粘剂，纤维素为增强材料，制得三聚氰胺甲醛模塑料。通过测试模塑料的力 学性能、流动性、挥发分及模收缩率和吸水率等，研究了三聚氰胺与甲醛配比、反应终点控制、纤维素含量、 干燥温度、模塑粉细度等对模塑料性能的影响。结果表明，三聚氰胺与甲醛物质的量比为1:2.5、终点控制在水 浊度1:3，纤维素用量42% ~48%，干燥温度70 t：，球磨至100120目时，制得的模塑料性能良好，符合国家 日用级产品相关标准。

 

关键词：三聚氰胺甲醛；纤维素；模塑料；制备；日用级

 

三聚氰胺甲醛模塑料又称蜜胺模塑料，是由三 聚氰胺甲醛树脂为胶粘剂，添加增强材料、脱模 剂、颜料、固化剂等，并经过一定的塑化工艺制 成⑴。由于原料价格低廉，制品色泽鲜艳，外观光 滑，无臭无味，具有自熄及耐电弧性、耐热、阻 燃、制品尺寸稳定，因而广泛应用于电子、电器、 汽车、日用品等领域近年来国家实施天然林 禁伐和禁用一次性餐具的政策，使蜜胺仿瓷餐具受 到餐饮业的青睐，加上市场逐渐成熟，今后蜜胺模 塑料产业会进入一个较快的发展阶段5]。

 

目前，我国的蜜胺模塑料的生产工艺大多为湿 法路线，即三聚氰胺和甲醛在反应釜内首先生成树 脂，然后把填料和其他辅料在捏合机内与树脂混 合，再在干燥器内干燥，然后粉碎、球磨、过筛成 最后成品，但是国内的配方几乎都来源于20世纪

60年代的前苏联，产品纤维素质量分数少(25%左 右）、强度低、外观粗糙等W。本文通过对模塑料 合成工艺的研究和改进，制备的模塑料具有纤维素 含量高、强度高、外观均匀有光泽且尺寸稳定等优 点，符合国家相关的标准，可作为日用产品使用。

 

1实验

 

1.1原料和主要试剂

 

三聚氰胺，工业级，合肥四方化工集团，符合 GB/T 9567—1997优等品；甲醛，质量浓度37 % , 工业级，南京梅化精细化工有限公司，符合GB/T 9009—1998 —级品；纤维素，工业级，加拿大进

 

口；氢氧化钠、三乙醇胺、脱模剂等辅料均为化学 纯试剂。

 

1.2三聚氰胺甲醛树脂的合成

 

将计量的甲醛加入带有冷凝回流的2 000 mL 四口烧瓶中，缓缓升温，并用30%的氢氧化钠溶 液调节pH为8.5 ~ 9.0，升温至50尤时，加人计量 的三聚氰胺，继续升温至85 T并反应1.5 h后，不 断测定树脂的水浊度，当浊度到达要求时，加人三 乙醇胺等辅料，真空脱水调节至固含量为55%, 出料。

 

1.3三聚氰胺甲醛模塑料的制备

 

将上述制备的三聚氰胺甲醛树脂与一定量的纤 维素置于5 L捏合机中捏合1 h,待树脂与纤维素 充分混合后，将湿物料在70 t下烘干6 h左右， 取样测定含水率为5%时出料，再将干料粉碎、球 磨至规定细度，得到三聚氰胺甲酵模塑粉，模塑粉 经高温高压固化为三聚氰胺甲醛模塑料(成型温度： 150 1;成型压力：40 MPa;压制时间：70 s/mm)。 1.4三聚氰胺甲醛模塑料性能测试

 

弯曲强度，GB/T 9341塑料弯曲实验方法；缺 口冲击强度，GB/T 1043塑料简支梁冲击实验方法； 挥发分，GB/T 13455氨基模塑料挥发物的测定；流 动性，JIS-K6911中流动性测试方法；模收缩率、 吸水率，GB 13454—1992氨基模塑料。

 

2结果与讨论

 

2.1三聚氰胺和甲醛用量的影响

 

三聚氰胺和甲醛的物质的量比是影响模塑料性 能的一个关键因素w。表1为不同物质的量比的三 聚氰胺甲醛树脂对模塑料力学性能和流动性的影响, 可见随着甲醛物质的量的提高，模塑料的弯曲强度 和缺口冲击强度就越高，而模塑料的流动性却呈下 降的趋势。为了兼顾模塑料的力学性能和流动性, 将三聚氰胺和甲醛的物质的量比定为1:2.5。

 

表1三聚氰胺/甲醛物质的量比对模塑料性能的影响 Tab.l Effect of melamine / formaldehyde moler ratio on the property of moulding materials

n(三聚氰胺)：n(甲醛)弯曲强度/MPa缺U冲；t；■强度/㈦哳2)流动性/_

1:2.00 81.73 1.5998 135

1:2.25 95.17 1.6190 131

1:2.50 98.19 1.6946 125

1:2.75 98.73 1.7667 122

1:3.00 116.87 1.8549 115

 

2.2树脂反应终点的影响

 

由于三聚氰胺甲醛树脂的反应活性很大，因此 对反应终点的控制十分重要，本文以水浊度判断树

脂反应终点，即溶液出现浊点时的水稀释倍数[7]。 表2为反应终点对模塑料性能的影响，可见当反应 终点在1:5时，由于聚合度不够，树脂粘度较低， 使得模塑料的弯曲强度较差，但流动性很好，随着 反应的进行，树脂的聚合度不断上升，粘度不断变 大，使得模塑料的弯曲强度上升，流动性下降。当 反应终点在1:3时，模塑料的弯曲强度为133 MPa, 流动性为170 mm,两项性能都较好，随着反应继 续进行，这两项性能均出现下降的趋势，当反应进 行到1: 1时，弯曲强度和流动性分别下降至75.1 MPa和80 mm,这是因为树脂的粘度过高不易与纤 维素均匀混合，造成强度下降。故将反应终点定为 1:3时，模塑料的性能最佳。

表2水浊度对模塑料的影响 Tab.2 Effect of water turbidity on the property of moulding materials

«(三聚氰胺)/n(甲醛）粘度/(mEVs) 弯曲强度/MPa 流动性/mm

1:5 196 82.35 210

1:3 280 133.00 170

1:1 350 75.12 80

 

2.3纤维素的影响

模塑料的力学性能同纤维素的含量成正比，而 流动性与纤维素含量成反比，纤维素的质量分数从 25%提高到80%，模塑料的弯曲强度和冲击强度 几乎提高了近1倍，但流动性也随之下降近1半， 故纤维素的用量对模塑料有很大的影响，虽然加大 纤维素的用量可以提高模塑料的力学性能，但是流 动性的降低会使模塑料难于成型和加工。所以，综 合考虑强度和流动性的关系，将纤维素的质量分数 定为42% ~ 48%为宜(见表3)。

 

表3纤维素含置对模塑料性能的影响 Tab.3 Content of cellulose on the property of moulding materials o;(纤维素)/% 弯曲强度/MPa冲击强度/(kj_m-2)流动性/mm

25 73.28 1.6272 154

31 89.79 1.6981 135

42 94.34 1.7156 131

48 98.73 1.7333 125

64 107.97 2.0733 105

80 116.87 2.6000 80

 

2.4干燥温度的选择

 

烘干温度也会对模塑料的性能产生影响，见表4, 在50尤下烘干，由于温度过低，制得的模塑粉挥发 分和模收缩率分别高达6.8%和1.13%，会严重影响 模塑料的性能M,同时烘干所需时间也较长，延长了 生产周期；而在90 1下烘干，虽然挥发分和模收缩