日用級三聚氰胺甲醛模塑料的制備
摘要：以三聚氰胺甲醛樹脂為膠粘劑，纖維素為增強材料，制得三聚氰胺甲醛模塑料。通過測試模塑料的力 學性能、流動性、揮發(fā)分及模收縮率和吸水率等，研究了三聚氰胺與甲醛配比、反應終點控制、纖維素含量、 干燥溫度、模塑粉細度等對模塑料性能的影響。結果表明，三聚氰胺與甲醛物質的量比為1:2.5、終點控制在水 濁度1:3，纖維素用量42% ~48%，干燥溫度70 t：，球磨至100120目時，制得的模塑料性能良好，符合國家 日用級產品相關標準。
關鍵詞：三聚氰胺甲醛；纖維素；模塑料；制備；日用級
三聚氰胺甲醛模塑料又稱蜜胺模塑料，是由三 聚氰胺甲醛樹脂為膠粘劑，添加增強材料、脫模 劑、顏料、固化劑等，并經過一定的塑化工藝制 成⑴。由于原料價格低廉，制品色澤鮮艷，外觀光 滑，無臭無味，具有自熄及耐電弧性、耐熱、阻 燃、制品尺寸穩(wěn)定，因而廣泛應用于電子、電器、 汽車、日用品等領域近年來國家實施天然林 禁伐和禁用一次性餐具的政策，使蜜胺仿瓷餐具受 到餐飲業(yè)的青睞，加上市場逐漸成熟，今后蜜胺模 塑料產業(yè)會進入一個較快的發(fā)展階段5]。
目前，我國的蜜胺模塑料的生產工藝大多為濕 法路線，即三聚氰胺和甲醛在反應釜內首先生成樹 脂，然后把填料和其他輔料在捏合機內與樹脂混 合，再在干燥器內干燥，然后粉碎、球磨、過篩成 最后成品，但是國內的配方幾乎都來源于20世紀
60年代的前蘇聯(lián)，產品纖維素質量分數少(25%左 右）、強度低、外觀粗糙等W。本文通過對模塑料 合成工藝的研究和改進，制備的模塑料具有纖維素 含量高、強度高、外觀均勻有光澤且尺寸穩(wěn)定等優(yōu) 點，符合國家相關的標準，可作為日用產品使用。
1實驗
1.1原料和主要試劑
三聚氰胺，工業(yè)級，合肥四方化工集團，符合 GB/T 9567—1997優(yōu)等品；甲醛，質量濃度37 % , 工業(yè)級，南京梅化精細化工有限公司，符合GB/T 9009—1998 —級品；纖維素，工業(yè)級，加拿大進
口；氫氧化鈉、三乙醇胺、脫模劑等輔料均為化學 純試劑。
1.2三聚氰胺甲醛樹脂的合成
將計量的甲醛加入帶有冷凝回流的2 000 mL 四口燒瓶中，緩緩升溫，并用30%的氫氧化鈉溶 液調節(jié)pH為8.5 ~ 9.0，升溫至50尤時，加人計量 的三聚氰胺，繼續(xù)升溫至85 T并反應1.5 h后，不 斷測定樹脂的水濁度，當濁度到達要求時，加人三 乙醇胺等輔料，真空脫水調節(jié)至固含量為55%, 出料。
1.3三聚氰胺甲醛模塑料的制備
將上述制備的三聚氰胺甲醛樹脂與一定量的纖 維素置于5 L捏合機中捏合1 h,待樹脂與纖維素 充分混合后，將濕物料在70 t下烘干6 h左右， 取樣測定含水率為5%時出料，再將干料粉碎、球 磨至規(guī)定細度，得到三聚氰胺甲酵模塑粉，模塑粉 經高溫高壓固化為三聚氰胺甲醛模塑料(成型溫度： 150 1;成型壓力：40 MPa;壓制時間：70 s/mm)。 1.4三聚氰胺甲醛模塑料性能測試
彎曲強度，GB/T 9341塑料彎曲實驗方法；缺 口沖擊強度，GB/T 1043塑料簡支梁沖擊實驗方法； 揮發(fā)分，GB/T 13455氨基模塑料揮發(fā)物的測定；流 動性，JIS-K6911中流動性測試方法；模收縮率、 吸水率，GB 13454—1992氨基模塑料。
2結果與討論
2.1三聚氰胺和甲醛用量的影響
三聚氰胺和甲醛的物質的量比是影響模塑料性 能的一個關鍵因素w。表1為不同物質的量比的三 聚氰胺甲醛樹脂對模塑料力學性能和流動性的影響, 可見隨著甲醛物質的量的提高，模塑料的彎曲強度 和缺口沖擊強度就越高，而模塑料的流動性卻呈下 降的趨勢。為了兼顧模塑料的力學性能和流動性, 將三聚氰胺和甲醛的物質的量比定為1:2.5。
表1三聚氰胺/甲醛物質的量比對模塑料性能的影響 Tab.l Effect of melamine / formaldehyde moler ratio on the property of moulding materials
n(三聚氰胺)：n(甲醛)彎曲強度/MPa缺U沖；t；■強度/㈦哳2)流動性/_
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樹脂反應終點的影響
由于三聚氰胺甲醛樹脂的反應活性很大，因此 對反應終點的控制十分重要，本文以水濁度判斷樹
脂反應終點，即溶液出現濁點時的水稀釋倍數[7]。 表2為反應終點對模塑料性能的影響，可見當反應 終點在1:5時，由于聚合度不夠，樹脂粘度較低， 使得模塑料的彎曲強度較差，但流動性很好，隨著 反應的進行，樹脂的聚合度不斷上升，粘度不斷變 大，使得模塑料的彎曲強度上升，流動性下降。當 反應終點在1:3時，模塑料的彎曲強度為133 MPa, 流動性為170 mm,兩項性能都較好，隨著反應繼 續(xù)進行，這兩項性能均出現下降的趨勢，當反應進 行到1: 1時，彎曲強度和流動性分別下降至75.1 MPa和80 mm,這是因為樹脂的粘度過高不易與纖 維素均勻混合，造成強度下降。故將反應終點定為 1:3時，模塑料的性能最佳。
表2水濁度對模塑料的影響 Tab.2 Effect of water turbidity on the property of moulding materials
«(三聚氰胺)/n(甲醛）粘度/(mEVs) 彎曲強度/MPa 流動性/mm
1:5 196 82.35 210
1:3 280 133.00 170
1:1 350 75.12 80
2.3纖維素的影響
模塑料的力學性能同纖維素的含量成正比，而 流動性與纖維素含量成反比，纖維素的質量分數從 25%提高到80%，模塑料的彎曲強度和沖擊強度 幾乎提高了近1倍，但流動性也隨之下降近1半， 故纖維素的用量對模塑料有很大的影響，雖然加大 纖維素的用量可以提高模塑料的力學性能，但是流 動性的降低會使模塑料難于成型和加工。所以，綜 合考慮強度和流動性的關系，將纖維素的質量分數 定為42% ~ 48%為宜(見表3)。
表3纖維素含置對模塑料性能的影響 Tab.3 Content of cellulose on the property of moulding materials o;(纖維素)/% 彎曲強度/MPa沖擊強度/(kj_m-2)流動性/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干燥溫度的選擇
烘干溫度也會對模塑料的性能產生影響，見表4, 在50尤下烘干，由于溫度過低，制得的模塑粉揮發(fā) 分和模收縮率分別高達6.8%和1.13%，會嚴重影響 模塑料的性能M,同時烘干所需時間也較長，延長了 生產周期；而在90 1下烘干，雖然揮發(fā)分和模收縮
