水溶性三聚氰胺甲醛树脂的合成及其性质的研究

福建师范大学学报(自然科学版 )J

O U R N A L O F F U J IA N N O R M A L U N IV E R S班 T YC N A T U R

6 (2 ): 5 1 5 5一

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三〕

19 9 0

水溶性三聚氰胺甲醛树脂的合成及其性质的研究林金火陈文定胡炳环(高分子研究所 )

‘

摘,研完了固体含量大于 5 0肠

要一

拈度1 0

0秒 ( B 4,

杯

,

25℃ )

,

有效使用期5

6

个月以上的固剂.

三聚氛胺甲醛树脂的合成方法比,

.

测定结果表明

该样品与美国 A、

C Co B O N D 3 9 0。描.

IR

吸收峰基本相同,

,

分子量为 2 4 7 (占 78肠 ),

4 9 2 (占1已% )和19

火

10

‘

(占6肠 )

该树脂用作防潮玻璃纸的描固剂

效果很好

,

热封值为 9 3,

c m我们还合成了三聚氛按/.

甲醛粉状树脂

可直接用于嚓胺塑料制品的表面罩光

增加光泽度和耐磨性,

关键词

:

水溶性树脂

,

三聚氛胺甲醛树脂

,

锚固剂

稳定性

仃

引言由于三聚氰胺甲醛树脂的吸水性低、

耐热性高

、

强度大.

,

在潮湿情况下有良好的电“

性能

,

所以常用于制造高质量的电气绝缘材料和日用品.

它在氨基塑料及粘合剂中占有预缩合物”,

重要的地位

该树脂是由甲醛和三聚氰胺经预缩合,

,

制成水可溶性,,

‘一 4]工

.

但是所以

,

这种预缩合物只能溶于适量的水.

且很不稳定、

很快就会发生胶化而不能使用或用醇类进一步醚化

.

,

一般是制成以乙醇一水为混合溶剂的树脂溶液为了制取高固体含量、、

制成油溶.

l e性树脂[

高粘度

使用期长、

,

且能无限溶于水的三聚氰胺甲醛

树脂1

,

作者对单体配比

催化剂

、

反应条件

产物结构及性能进行了实验研究

实验部分1 1.

试剂三聚氰胺和催化剂C

,甲醛 (3 7肠 )为 A R试剂

均为

CP

试剂

.

1 1.

.

2.

实验步骤与方法:甲醛用量与猩甲摹化程度的关系三聚氰胺与甲醛作用时生成的狂甲基数”’,,

2 1

取决于二者的摩尔比〔同而不同降低.

其关系见表 1

。

从表1可知.

,

三聚氰胺与任何比值的甲醛反应

,

均能生成具有亲水性的多瘩甲基三聚氰胺,

但是

,

其水溶性及稳定性却因狂甲基数的不,

.其结果见表2,

表2表明这是

甲醛与三聚氰胺的摩尔比小于 1 0时

其产物的稳定性随摩尔比的减小而,

因为经甲基数小于59

的多轻甲基

三聚氰胺

本身仍含有未经轻甲基化的活性

升

本文于 1 9 8

年 8月2 5日收到

.

《福

.

建师范大学学报

》自

然科学版

一

、

1990

年6月

表 1甲醛用 t与形成翔甲基数的关系甲醛三聚氰胺 (摩尔比卜一

:

陌一陈厂台 30 6 9约 . 2一只

.

反应温度 (

℃)

C 八山只吕 4」 O 0-

……. .卜 1八叮 U了 t J

|一一日 |卜ll十 s e

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|陌卜一阳

40 8

反应时间(分钟 )参加反应的甲醛 (% )

一目 匕

…{0

4O月 0 0丹匕 U八 0.

。

月臼曰 D曰八合勺

4 0 8

42 8

斑 八 0八 0 U O

80 9067。

8 50

8010 0

4

44 5.

。

5

4 8 4.

形成轻甲基数 (个 )

勺‘

一 J

‘心

片‘

5 2 8。

35

5

.

8

表 2经甲基数对溶解性琴德定性的影响甲

:、、::胺

、

…………………{3:

1

「

4

:

1

6

:

1

日: 1

7

:

1

8

;

!

1。:

生

12

一

氢原子

价…森确杯,

可以进一步与羚甲基缩合成次甲基键,,

.

;多经甲基三聚氰胺含怒甲基数越多其缩聚反应速度则越慢反之经甲基数越少,

,

未反应的活性氢原子越多缩聚反应速度则越快稳定性越差,

.

当甲醛用量 (摩尔比 )大于,

0时 1

,

主要生成了六经甲基三聚氰胺它是含 1个水分子的晶体,

在冷水中微溶

,

只溶于

热水量,

,

在中性或弱碱性介质中是稳定的困,.

.

但是

,

在制备过程中甲醛用量需大大地过.

这不仅浪费了甲醛1

而且在应用时将会污染环境,

. 2 2

催化剂的选择.

在酸性或碱性催化剂作用下

,

三聚氰胺与甲醋均能缩合成,

多羚申基化合物

pH

值的大小并不影响生成经甲基的数目

但却会影响经甲基进一步‘

缩合的能力

,

其影响程度可由表 3看出表34

一当

pH

0或小于弓时值大于 1‘

,

树脂在短时间内不

pH

值对稳定性及溶解性的影晌56

7

8

9

1O

1l

储存时间 (天 )

<

2

溶解性.‘

条若

用六经申基三聚氰胺低聚物进行实验知“火”指给块后对水的溶解性表示不溶于水.

.

,

“

记

”

溶于水3

,

“

△

”

稍溶于水

.

蹂溉号豪拿羹黑礁霍糕耀堡孤鬓嘿黯罗雾赢霎反应或储存过程中1.

,

pH

值会发生变化催化剂 c,

,

直接影响树脂的稳定性

.

为此,

,

我们选择具有

缓冲作用的弱碱性物质 (0 3.

)作为催化剂:

反应时间与反应温度的确定,

由于反应温度低于 6。℃时,所以

三

聚氰胺在甲醛中.

的溶解量很小

反应速度也慢

而且反应产物不均一

0℃反应温度必须高于 6

2

期,

水溶性三聚氰胺甲醛树脂的合成及其性质的研究

3 5

反应时间的长短是吸热的,

则取决于甲醛与兰聚氰胺的配比,.

.

因为

,

生成三羚甲基比生成经甲基

数更高的经甲基容易且反应是不可逆的

形成经甲基个数大于3的多经甲基的反应过程,

体系中甲醛过量[“ 1.

,

反应是可逆的8:

即参加反应的甲醛和未反应的甲醛之间有,.

一个动态平衡还可以看出钟,

所以

,

反应必须在较高温度下进行反应时间也需要适当延长1

从表 l

,

甲醛与三聚氰胺的比值为.

和 1 2

:

1

时

,

尽管反应时间均增加了 5 0分、

但羚甲基数却增加甚少. 12 4.

水溶性三聚氰胺甲醛树脂的合成,

:

在装有搅拌器C,

温度计和冷凝管的 5 0,

0

毫

升三颈瓶中中水 2.

加

入摩尔比为 8

:

1

~

12,

:

1的甲醛与三聚氰胺的混合物 3 5 d克

置于恒温浴‘

当升温至6 5,

℃且三聚氰胺溶解时

加入催化剂.

调节

pH

值为 7~ 8,

然后升温至

0、9 9 5℃,

并在恒温下连续反应 1、 2小时.

最后加入少量调节剂

脱除过量的甲醛和

至不挥发组分为 5。~ 7 0肠为止

结果与讨论2 l lR测定结果.

样品经凉干定,

、

研磨

、

1

0目分样过筛后 8a

,

采用

Pe r,

i k

n

l E

m e r 57一

型红外光谱仪测a

结果见图1一

.

比较图1一

的曲线

和曲线,

c

可以看出

三聚氰胺的 N H在曲线

中3 4 0 0

、3 4 9 0 c m在 1 59 0~

’

处的两个伸缩振动吸收峰‘

以及一‘、

c 165勺 m

处的弯曲振动吸收峰几c‘

乎消失或减弱1工 2 0~ 1 1 6 OC m

;

而在曲线、一’

中的 13 6。恤

IO5 o c m、

一

处有新的吸收峰三级胺的 C NC 0一

出现、

.

醇类一

o一

一

H

键

第二

、

一

键醚类e

C O C

键以及醇类的Oe

键等的伸me一

缩振动吸收峰分别在 3 6 5 0、 3 5 9m一

oc

,

、

1360

’、

1 1 2 0~ 1 16

m

一’

以及 10 50 m

一

’

处,

7〔丁.

这表明三聚氰胺用甲醛进行经甲基化后基与甲醛缩合成了具有醇合的缘故 . 2.

a:

图 1试样的红外吸收光谱三聚氰胺,b:

氨

A CC o B O N D。

3 90 0

,

。:

、

叔胺.

、

醚等官能二。一 H

水溶性三聚氰胺甲醛树脂,‘

基的多经甲基化合物及其缩聚物图 1的曲线 b

为A C C o

向低波数位移3 900

是多轻甲基三聚氰胺分子之间缔,

B ON D

的

IR

谱图

曲线

c

与曲线

b

基本相同-

.

用日本岛津公司的

G 2

P分 C.

毗1,

果L C 6A一

高速液相色谱仪,.

,

以白蛋白作参考标准样.

,

进行好PC分,

析

.

样品配成 0

肠水溶液

,

进样量为 1 0泌

. Qm l流量为 1 n/ m i

标样的淋洗体积与分

子量的关系见表 4测试结果见图 2以及各峰面积的大小,

根据表 4的数据所作的工作曲线 (图略 )和图 2的峰值.

可粗略计算出样品的分子量相当于与标样流体力学体积相对应的结果分别为2 4 7 (7 8肠 )、

分子量谷1 5.

,

并可求得不同分子量所占百分数的近似值10摇

9 4

2 (1 6肠 )

x

6肠) (

.

说明该树脂大部分以四经甲基三聚氰胺及其二聚体的形式存在6

2

.

3.

水溶性三聚氰胺甲醛树脂的应用1

2 3.

作为防潮玻璃纸的锚固剂:取该树脂 (不挥发分为 4 0肠 )

克

,

用蒸馏水稀

54

《福

建师范大学学报》自然科学版

19 9。

年

已月

表闷淋洗体积与分子最的关系声

盔要称贵牛仁仁释至6 0毫升2,

……一

…

pH

值调至,

4

、5

.

取

20

又

普通玻璃纸三张分别在稀树脂水溶液中浸拉涂胶 1 0 5℃烘1 0分钟后再 1屁维涂衅基纤涂料并在 0 5℃烘5分钟,,,.

c m 5

“

然后在 1 3 5℃和0

积

用 YQ,

一

z?一

a的压力下热封。 5 P摆锤式纸张拉力试验机进.

4M

.

行测试

结果见表 5

.

作为玻璃纸的锚固剂

,

其热封值达 4 0

图 2水溶性三聚氰胺甲醛树脂的 G

PC

谱图

表S不同储存时间的热封值室温下储存时间3

天

2

个月94

个月8。

i结块后{63

热封值 (g/

c

m )

1 1 1

盛

…燕公抽拭旅3

结诊一

-

-

一,

( 1 )用本实验方法

可制备储存稳定性好的水溶性三聚氰胺甲醛树脂,

.

(2 ).

IR

和:G

PC

侧定结果表明

该树脂主要以四轻甲基三聚氰胺及其二聚体的形式,

存在

(3 )

该树脂具有如下特性:¹固体含量大于 5 0肠,

为优良的粘合剂和涂林如作为防潮玻璃纸的锚固剂胺制品的表面罩光增加制品的光泽度和耐磨性

,

有效使用期 6个月以上,º可作»可制成粉状树脂直接用于嚓,

.

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