Melamineformaldehydehars (MFR) is een thermohardende aminohars met een goede hardheid, thermische stabiliteit en transparantie. Vergeleken met ureumformaldehydehars (UF) heeft MF-hars een betere water- en weerbestendigheid. Daarom wordt het veel gebruikt in coatings voor buitenpanelen, decoratieve lagen voor houten vloeren en fineerproducten. Nadelen zoals een hoge brosheid, gemakkelijk scheuren en een korte opslagperiode van melamineformaldehydehars beperken echter de toepassing ervan. MF-hars wordt vaak gebruikt voor de bereiding van geïmpregneerd zelfklevend foliepapier. Multiplex en meubelplaten bekleed met geïmpregneerd zelfklevend foliepapier worden gezamenlijk ecologische platen genoemd. Ze zijn geliefd bij consumenten vanwege hun slijtvastheid, waterbestendigheid en diverse kleuren.
Wanneer de luchtvochtigheid verandert, is het ecologische plaatmateriaal echter vatbaar voor zwelling of krimp, wat resulteert in ongelijkmatige interne spanning. De oppervlaktelaag van MF-hars is broos en heeft een slechte flexibiliteit, waardoor het gemakkelijk scheurt onder spanning. Het verbeteren van de flexibiliteit van MF-hars en het verminderen van de broosheid ervan zijn daarom de sleutels tot het oplossen van het probleem van harsscheuring en het verbeteren van de kwaliteit van de decoratieve producten. Dit artikel vat voornamelijk de voortgang van het onderzoek naar de taaiheidsmodificatie van MF-hars samen, met als doel theoretische begeleiding en een technische basis te bieden voor het oplossen van het broosheidsprobleem van MF-hars.
1. MF-structurele kenmerken
MF-hars is een polymeerverbinding met een triazinering, gevormd door de condensatie van melamine en formaldehyde, verbonden door methyleen- of etherbindingen. Het heeft stabiele chemische eigenschappen en een stijve structuur. De vorming van MF-hars verloopt in twee fasen: de eerste fase is de additiereactie van melamine en formaldehyde. Onder neutrale of alkalische omstandigheden ondergaat melamine hydroxymethylering om 9 verschillende hydroxymethylmelamines te genereren. De tweede fase is een condensatiereactie. Melamine reageert met gemethyloleerde melamine, of gemethyloleerde melamine ondergaat zelfcondensatie om oligomeren te genereren, verbonden door methyleen- en etherbindingen. In een omgeving met een pH-waarde van 7 tot 8 domineren methyleenbruggen; in een omgeving met een pH-waarde hoger dan 9 is de kans op vorming van etherbindingen groter.
Na het vernetten en uitharden van de MF-hars kan een transparante coating worden verkregen die slijtvast, zuur- en alkalibestendig is. Hoewel de uitgeharde coating een hoge hardheid heeft, is deze ook bros. De belangrijkste reden hiervoor is dat de MF-hars een groot aantal triazine-ringen bevat die verbonden zijn met methyleengroepen. De triazine-ringen zijn extreem stabiel onder impactomstandigheden en zijn moeilijk te vervormen en absorberen impactenergie. Alleen methyleenbindingen kunnen het grootste deel van de energie absorberen, waardoor de methyleenbindingen breken en broos worden. Onvolledige uitharding van de MF-hars zal leiden tot scheuren in de hars. Omdat de uitharding van de hars voornamelijk plaatsvindt tussen hydroxylgroepen, zullen sommige hydroxylgroepen die niet hebben deelgenomen aan condensatie, na uitharding in de hars achterblijven. Deze hydroxylgroepen hebben een zekere hygroscopiciteit. Naarmate de luchtvochtigheid herhaaldelijk verandert, zullen de vrije hydroxylgroepen hygroscopische en desorptiecycli ondergaan en geleidelijk spanning genereren, wat scheuren in de harscoating veroorzaakt en het uiterlijk en de prestaties van het product ernstig beïnvloedt.
De flexibiliteit van MF-hars kan effectief worden verbeterd door de vernettingsdichtheid van MF-hars te verlagen en de lengte van de flexibele keten te vergroten. Een lagere vernettingsdichtheid betekent echter dat de rigide structuur van de triazine-ring in de hars wordt verspreid. Hierdoor worden de oppervlaktestijfheid en slijtvastheid van MF-hars in verschillende mate beïnvloed. Bij het uitvoeren van taaiheidsmodificatie moet erop worden gelet dat de hardheid van MF-hars behouden blijft en de uitstekende oppervlakte-eigenschappen niet worden aangetast. Het kiezen van een geschikte modificatiemethode om de flexibiliteit van MF-hars te verbeteren, is van groot belang voor het uitbreiden van het toepassingsgebied van MF-hars.
2. Verhardingsmodificatiemethode van MF-hars
Taaiheidsmodificatie wordt vaak gebruikt om de sterkte van rigide vernette polymeren te optimaliseren en zo de slagvastheid en vermoeiingsweerstand van het polymeer te verbeteren zonder de oorspronkelijke stijfheid en maatvastheid van het polymeer te vernietigen. Taaiheidsmodificatiemethoden die geschikt zijn voor MF-hars kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in twee typen: externe taaiheidsmodificatie en interne taaiheidsmodificatie. Externe taaiheidsmodificatie verwijst naar het toevoegen van versterkende fasegroepen aan de MF-hars door middel van vermenging om een vernette structuur met de MF-hars te vormen. Dit voorkomt dat de triazine-ringen elkaar naderen om het doel van de taaiheid te bereiken. Veelgebruikte externe taaiheidsmethoden voor MF-hars zijn onder andere:
1) Voeg nano-SiO2, nano-cellulose en andere nanodeeltjes toe;
2) Gebruik flexibele langketenpolymeren zoals polyethyleenglycolcopolymeren om interpenetrerende polymeernetwerken (IPNS) te vormen in MF-hars;
3) Gebruik vezelmaterialen zoals polyvinylchloride om MF-harsen met elkaar te verbinden en zo de stabiliteit van de harsstructuur te verbeteren.
Interne verhardingsmodificatie verandert de moleculaire structuur van MF-hars door deel te nemen aan de uithardingsreactie van MF-hars, de flexibele verbinding tussen triazine-ringen te verlengen en de vernettingsdichtheid te verlagen om het verhardingseffect te bereiken. De methoden voor interne verharding omvatten:
1) Introduceer flexibele langketenmoleculen tussen de triazineringstructuren van MF-hars om de stijve structuur te verspreiden;
2) Gebruik siliconen om de flexibele verbinding tussen MF-harsen te verlengen;
3) Blokkeer de hydroxylgroep van de MF-hars en verminder de crosslinkingdichtheid van de hars. Veelgebruikte interne verhardingsmodificatoren zijn onder andere polyvinylalcohol, polyurethaan, caprolactam, enz.
3. Speciale eisen voor MF-hars voor impregnatie
Er bestaan veel methoden voor het versterken van MF-hars, maar niet alle methoden zijn geschikt voor het impregneren van MF-hars. De versterkende modificatie van impregneer MF-hars moet zich aanpassen aan de productieomstandigheden van zelfklevend foliepapier en stelt daarom specifieke eisen. Bij het gebruik van MF-hars voor impregnatie moeten we niet alleen rekening houden met de scheurvastheid, slijtvastheid en flexibiliteit na uitharding van de hars, maar ook met de vloeibaarheid, permeabiliteit en mate van vooruitharding van de gemodificeerde hars vóór uitharding.
De slechte vloeibaarheid van MF-hars veroorzaakt uitdroging van de bloemen op het oppervlak van het geïmpregneerde zelfklevende filmpapierfineer, waardoor ondoorzichtige witte vlekken op het oppervlak van het product ontstaan en oppervlaktedefecten ontstaan. Slechte permeabiliteit van MF-hars leidt tot onvoldoende impregnatie, wat resulteert in een gebrek aan lijm of een oneffen oppervlak op het productoppervlak. Anorganische nano-slijtvaste materialen kunnen de taaiheid en slijtvastheid van MF-hars verhogen, maar verhogen tegelijkertijd de viscositeit van MF-hars en verminderen de vloeibaarheid van de hars, wat de impregnatieprestaties van MF-hars beïnvloedt. We ontdekten dat de viscositeit van MF-hars toeneemt met de toename van de hoeveelheid slijtvaste vulstof nano-SiO2 (HTSi-03). De viscositeit van het gemodificeerde MF-harssysteem was 20.9 s (25 °C) en de contacthoek tussen de MF-hars en het decoratieve papier nam toe van 5° tot 30°. Tegelijkertijd neemt de bevochtigbaarheid af, waardoor de MF-hars de gaten in het decoratieve papier niet volledig kan opvullen en de slijtvaste coating het papier niet volledig kan beschermen, wat resulteert in een afname van de slijtvastheid.
De lage vooruithardingsgraad van MF-hars veroorzaakt een hoge verdamping tijdens het fineerproces, waardoor natte oppervlakken de oppervlakteprestaties beïnvloeden. Polyhydroxylalcoholmodificatoren kunnen de flexibiliteit van MF-hars effectief verhogen, maar de zekere hydrofiliteit van polyhydroxylmodificatoren is niet bevorderlijk voor het drogen van geïmpregneerd zelfklevend filmpapier, waardoor de vooruithardingsgraad van MF-hars wordt verlaagd. Dit veroorzaakt problemen zoals vochtopname en hechting van het geïmpregneerde zelfklevend filmpapier en een moeilijke toegang. Tegelijkertijd zal geïmpregneerd zelfklevend filmpapier met een lage vooruithardingsgraad een grote hoeveelheid water afgeven tijdens het warmpersen, wat problemen veroorzaakt zoals volumekrimp van de lijmlaag en scheuren in de harslaag, wat de prestaties van het product beïnvloedt.
Gezien de werkelijke productieproblemen moet het MF-harsversterkingsmiddel dat voor impregnatie wordt gebruikt, daarom een modificator met een laag molecuulgewicht, een laag hydroxylgehalte en een hoge reactiviteit gebruiken om de impact van de modificator op de vloeibaarheid en de vooruithardingsgraad van de MF-hars te minimaliseren. Tegelijkertijd moet het versterkingsmiddel zich aanpassen aan de uithardingsomstandigheden van de MF-hars die voor impregnatie wordt gebruikt en toch het modificerende effect behouden na uitharding door warm persen.
Modificatie van MF-hars voor impregnatie moet met veel factoren tegelijk rekening houden. De ideale modifier verbetert de flexibiliteit van MF-hars zonder de slijtvastheid, vloeibaarheid of het voorhardingsproces negatief te beïnvloeden. Daarom wordt aanbevolen om toekomstig onderzoek naar de modificatie van MF-hars uit te voeren vanuit de volgende drie aspecten.
1) Op basis van de structuur van MF-hars kan het brosheidsprobleem van MF-hars worden opgelost door de crosslinkingdichtheid van MF-hars aan te passen.
2) Door verschillende verstevigingsmechanismen te combineren, wordt een flexibele ketenstructuur met multifunctionele groepen in MF-hars geïntroduceerd en wordt de flexibiliteit van MF-hars vergroot door de synergie van fysieke combinatie en chemische reactie.
3) Vanuit het perspectief van vereenvoudiging van het productieproces en kostenbesparing, selecteer zeer reactieve modificatoren die geschikt zijn voor industriële productie.
Voor meer informatie over SINOYQX gemodificeerde melamineformaldehydehars kunt u contact met ons opnemen via e-mail: [email protected] of telefonisch: +86-28-8411-1861.
Sommige afbeeldingen en teksten zijn overgenomen van het internet en het copyright is van de oorspronkelijke auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op om deze te verwijderen.