一種新型熱固性塑料的製作方法
2023-05-08 12:43:01
專利名稱：一種新型熱固性塑料的製作方法
技術領域：
本發明屬建築、材料領域，是一種新型熱固性塑料。
背景技術：
氨基樹脂是熱固性樹脂中比較重要的一大類，氨基樹脂包括了三聚氰胺甲醛樹脂和脲醛樹脂。
三聚氰胺甲醛樹脂是一種透明水溶性熱固性樹脂，無毒、防火、耐水、堅硬耐磨、固化後沒有顏色、製造簡易、並有較好的耐候性，但性脆，要快速固化必需在135℃左右下加壓固化，現僅作為人造板表面裝飾紙浸漬液，在人造板工業中廣泛應用。
脲醛樹脂是一種乳白色水溶性熱固性樹脂，低毒、具有自熄性、堅硬耐磨、固化後沒有顏色、製造簡易、價格低廉、並有較好的耐熱性、粘結強度比動植物粘膠劑好，但耐水性差，室溫固化需要冷壓較長時間，為保證粘結質量，通常需要在加入固化劑的條件下熱壓固化。
不飽和聚脂樹脂是一種透明的溶劑型性熱固性樹脂，也是熱固性樹脂中比較重要的一大類，能在室溫下快速固化、操作簡易、固化時無揮發副產物，幾乎可達到100％固化，固化因放熱使溫度上升，強度好，但收縮率大、易燃，硬度和耐磨性差，耐熱性差，是普通玻璃鋼及人造石材的主要粘膠劑。
發明內容
本發明的新型塑料，是一種高分子合金，其特徵是以氨基樹脂與不飽和聚脂樹脂混合或混合後加入交聯劑碳酸鈣等，並加入不飽和聚脂樹脂通常使用的引發劑，如過氧化甲乙酮，過氧化環乙酮等；促進劑如環烷酸鈷、萘酸鈷等從而成為一種室溫或加熱固化的新型熱固性塑料。
本發明材料的生產工藝簡單易行，但由於三聚氰胺甲醛樹脂和脲醛樹脂的性質有所不同，與不飽和聚脂樹脂的混合固化方法也有所不同。
1.三聚氰胺甲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂的混合固化工藝是A.將三聚氰胺甲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混容，雖然二者是水溶型和溶劑型，但二者易於混容，而勿需加入乳化劑，混合物為乳白色。混合比例有較大的寬容度，一般可根據環境溫度條件，固化所需時間及產品所需性能進行調整，如果考慮價格因素可以是2∶1。三聚氰胺甲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合後，有一定的適用期，適用期為10小時左右，超過適用期，混合液會緩慢增稠，最後硬固。只要不加入固化劑，增稠過程是緩慢的，不飽和聚脂樹脂以裱糊或纏繞的方法製作玻璃鋼產品，為防止流掛，往往需要加入增稠劑，而本發明的材料只要掌握好增稠期，便可利用增稠到所需稠度，再加入固化劑進行裱糊或纏繞，就不會流掛，不需要再加入增稠劑，從而降低成本。
B.加入固化劑，如過氧化甲乙酮；促進劑如萘酸鈷等，然後充分攪拌均勻。過氧化甲乙酮使用量一般是不飽和聚脂樹脂用量的8％，萘酸鈷為4％，此比例可根據環境溫度，固化時間及固化方法的需要而適當調整。
C.混合料配好後，可按需要採用澆注、裱糊、纏繞、模壓等不飽和聚脂樹脂通常採用的製作方法製作產品。
D.本材料可採用室溫固化，也可採用130℃以下加熱固化，加熱固化的溫度有較大的寬容度，可根據需要進行調整，在常壓下制出的產品為乳白色，材料結構微泡沫體。
本發明的原理是從三聚氰胺自身結構看，它具有一個環狀結構，具有六個活性基團，有較大的化學活性。三聚氰胺甲醛樹脂承襲了這種較大的化學活性，能與不飽和聚脂交聯，形成三維網狀結構。三聚氰胺甲醛樹脂單獨使用時，在不加入固化劑的條件下需在130℃左右溫度下固化，而在酸性條件下可降低固化溫度甚至在室溫下固化。不飽和聚脂樹脂含有酸值(50mg/g)左右，為氨基樹脂營造了酸性環境，降低了固化所需溫度。三聚氰胺甲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂的混合物在過氧化物及鈷金屬化合物的作用下，固化反應產生熱量，促進了混合物固化速度，使其可在室溫條件下快速固化，並形成微泡沫體結構。
三聚氰胺無色、無味、無毒，可任意作色，耐化學腐蝕，具有較好的耐熱性能及防潮性，氨基樹脂分子結構中有大量的氮，燃燒時溢出，所以具有自熄滅性。三聚氰胺甲醛樹脂無毒，在室溫使用時繼承了自熄滅性、耐熱性、耐水性，耐化學腐蝕性及堅硬耐磨等優良特性。
三聚氰胺甲醛樹脂及不飽和聚脂樹脂具有極性，脆性大，但三聚氰胺甲醛樹脂加入不飽和聚脂樹脂後，極性分子相互滲合，同類分子拉開了距離，減弱了極性，從而降低了脆性。
2.脲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂的混合固化工藝是A.將脲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合，混合後的脲醛樹脂和不飽和聚脂樹脂顯現出水溶型和油溶型不易混容的特性，但加入引發劑，如過氧化甲乙酮，過氧化環乙酮等；促進劑如環烷酸鈷、萘酸鈷等後，通過攪拌二種樹脂即可相容。混合比例有較大的寬容度，一般可根據環境溫度條件，固化所需時間及產品所需性能進行調整，如果考慮價格因素可以是2∶1。脲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合後適用期較長，因兩者混合後不易固化。
B.加入固化劑，如過氧化甲乙酮；促進劑如萘酸鈷等，然後充分攪拌均勻。過氧化甲乙酮使用量一般是不飽和聚脂樹脂用量的8％，萘酸鈷為4％，此比例可根據環境溫度，固化時間及固化方法的需要而適當調整。加入固化劑後也有一定的適用期，三天之內不會固化，而只會緩慢增稠，可根據需要稠度選擇使用時間。
C.如需快速固化，可加入碳酸鈣，加入量有較大寬容度，可根據環境溫度，固化時間及固化方法的需要而適當調整。
碳酸鈣對脲醛樹脂和不飽和聚脂樹脂的混合物有交聯作用。碳酸鈣最經濟的選擇是使用雙飛粉、仿瓷粉和輕質碳酸鈣，因為這些材料在建築塗料和塑料工業中大量使用，價格低廉，原料容易獲得。
滑石粉對脲醛樹脂和不飽和聚脂樹脂的混合物也有交聯作用。使用滑石粉，固化時會分泌出部分膠水，固化後結構疏鬆，質量相對較輕。
D.混合料配好後，可按需要採用澆注、裱糊、纏繞、模壓等不飽和聚脂樹脂通常採用的製作方法製作產品。
E.如果要獲得發泡材料，可在上述材料中加入氫氧化鈣。最經濟的選擇是採用熟石灰粉。氫氧化鈣會使上述材料延緩固化。具體加入量可根據發泡量及固化時間的需要自行調整。也可加入其它發泡劑或泡沫穩定劑。
F.脲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合可採取室溫固化，也可採取100℃以上熱壓固化。
3.本發明也可採用三聚氰胺甲醛樹脂與脲醛樹脂結合，再與不飽和聚脂樹脂混合的工藝A.三聚氰胺甲醛樹脂與脲醛樹脂結合的方法有兩種一是在配置脲醛樹脂的過程中加入三聚氰胺；二是脲醛樹脂與三聚氰胺甲醛樹脂混合，混合量可根據需要，自行調整。
B.加入引發劑，如過氧化甲乙酮，過氧化環乙酮等；促進劑如環烷酸鈷、萘酸鈷等，加入方法與上述1、2相同。加入後，混合物快速凝膠，然後長時間保持凝膠態，而難於達到玻璃態，如需硬固，可採用二種辦法
a.室溫法加入碳酸鈣，加入量有較大寬容度，可根據環境溫度，固化時間及固化方法的需要而適當調整。
b.熱壓法可採取135℃以下溫度熱壓固化。
C.混合料配好後，可按需要採用澆注、裱糊、纏繞、模壓等不飽和聚脂樹脂通常採用的製作方法製作產品。
本發明的新型塑料，由於產品成型後含有水分需要乾燥。可以自然乾燥，也可以加熱乾燥。最好採取加熱乾燥，因為加熱乾燥快速，可使之固化完全，增加其強度。
本發明的材料性能是加工簡易、強度好、難以燃燒，具有自熄滅性、堅硬耐磨、耐水、具有較好的耐候性、耐化學腐蝕性、價格低廉、在室溫或加熱下可快速固化。三聚氰胺甲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合形成的材料硬度、耐磨性、防火性、耐候性更好，質量更輕；脲醛樹脂與不飽和聚脂樹脂混合形成的材料價格更低廉；脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂及不飽和聚脂樹脂混合形成的材料性能介於上述兩種材料之間。
本發明的新型熱固性塑料具有廣泛的用途可代替不飽和聚脂樹脂使用。不飽和聚脂樹脂由於可在室溫下快速固化所以操作簡易，節能。在溶劑型熱固性樹脂中價格相對較低，所以是玻璃鋼的主要原料，佔玻璃鋼行業使用樹脂的75％，但不飽和聚脂樹脂固化前粘度高、易燃、耐熱性差、易開裂及翹曲變形、耐磨性差。而本發明的塑料保持了不飽和聚脂樹脂可以室溫快速固化、強度高的特點，又改善了不飽和聚脂樹脂的上述不足，價格更低，比不飽和聚脂樹脂低三分之一至二分之一。
不飽和聚脂樹脂在生產過程中由於固化放熱峰值高，有機溶劑釋放造成空氣汙染大，本發明材料固化時發熱低，加上氨基樹脂的作用，氣味較小。
可以代替脲醛樹脂作為人造板材的粘膠劑。脲醛樹脂粘結強度比動植物膠好，配製簡單、固化後沒有顏色、價格低廉、所以是全球制板業使用量最大的氨基樹脂，但脲醛樹脂耐水性差，為保證粘結質量，通常需要在加入固化劑的條件下熱壓固化，室溫固化需要壓較長時間，固化時會放出刺鼻的甲醛臭味。為增強脲醛樹脂人造板材的耐水性和強度，通常在脲醛樹脂中加入苯酚進行改性，苯酚改性脲醛樹脂必須在150℃左右溫度下熱壓才能固化。本發明材料價格稍高於脲醛樹脂，但粘結強度比脲醛樹脂高的多，生產的板材有較高的強度，可在室溫下快速成型板材，而且有效的改善了耐水性，產品在使用過程中不易因吸溼水解而釋放甲醛，由於不飽和聚脂樹脂的作用，生產固化過程中甲醛釋放也少得多，有利於環保。
三聚氰胺甲醛樹脂浸漬紙熱壓工藝是目前人造板飾面的普遍採用的工藝，具有較好的發展前景，但需要在135℃左右的溫度下熱壓完成。而本發明材料可在室溫低壓下獲得人造板所需的飾面效果及質量。
無論是制板還是飾面，減少了加熱的工藝，意味著簡化了生產工藝，減少了設備投資，同時也降低了能耗，降低了成本。
本發明的材料可以加入有機或無機纖維材料，加入有機或無機輕質材料，室溫條件下利用模具生產建築雕花構件、門窗、牆體、地板、裝飾材料構件、家具、衛生潔具、汽車配件及包裝材料等。
三聚氰胺甲醛樹脂和不飽和聚脂樹脂材料為白色，在萘酸鈷量多的作用下可形成淡淡的綠色，較美觀。
在本材料中也可加入石墨、金屬或發光材料等，使之成為可以導電、發熱、發光等的功能性材料。也可以加入其它填料以達到增強或降低成本的目的。
具體實施方法1一個浴盆準備一套浴盆模具，刷子一把，三聚氰胺甲醛樹脂3kg；不飽和聚脂樹脂2kg；過氧化甲乙酮300g；萘酸鈷150g；氧化鐵紅30g；玻纖表面氈適量；玻纖增強氈適量；中鹼玻纖粗、細布適量。
操作1.浴盆模具上塗上脫模劑。
2.將500g三聚氰胺甲醛樹脂與500g不飽和聚脂樹脂混合，充分攪拌均勻。
3.加入15g氧化鐵紅，攪拌均勻。
4.加入40g引發劑過氧化甲乙酮，攪拌均勻後再加入20g萘酸鈷。
5.加入引發劑和促進劑攪拌後，混合料會逐漸增稠，到達所需稠度後——即不會流掛時，迅速將混合料均勻塗掃於模具表面。
6.將適量表面氈鋪於塗好的物料層上。
7.按上述步驟2.3.4配方配製1000g混合料，用刷子塗於表面氈上使其浸透。
8.在浸透的表面氈上鋪上適量增強氈。
9.取三聚氰胺甲醛樹脂1000kg；不飽和聚脂樹脂500g；過氧化甲乙酮100g；萘酸鈷50g；攪拌均勻，刷在增強氈上，使之浸透。
10.將剩下的混合料分兩次調配，將兩層粗玻纖布裱糊於增強氈背後，使之浸透，均勻平滑。
11.將另一半模具套上，以器具壓緊。
12.室溫下40分鐘左右材料固化到取模強度，取模。
13.修邊後放置48小時，使之充分固化。
14.在60℃～80℃條件下烘乾，即為表面光滑，粉紅色的浴盆成品。成品牢固耐磨，耐熱水，不易老化變形。
具體實施方法2一條雕花桌腳準備一條雕花桌腳模具，脲醛樹脂2.1kg；不飽和聚脂樹脂1.4kg；輕質碳酸鈣1000g、刨木屑400g、過氧化甲乙酮120g；萘酸鈷60g。
操作1.模具塗好脫模劑。
2.將400g脲醛樹脂與400g不飽和聚脂樹脂混合，充分攪拌均勻。
3.加入過氧化甲乙酮32g，攪拌均勻後再加入萘酸鈷16g充分攪拌均勻。
4.加入300g輕質碳酸鈣，將其調成漿狀，刷於模具內面，注意消泡，作為桌腳表面層。
5.用剩餘樹脂，固化劑，碳酸鈣混合後，加入木屑充分攪拌均勻，作為芯料。
6.數分鐘後，待表面塗層凝膠，將上述5的混合料填充於模具內，注意雕花部分儘量填實。
7.施壓，室溫下40分鐘左右即可成型取模。
8.放置48小時，使之充分固化定型。
9.在100℃條件下烘乾，修飾後即為成品。
權利要求
1.一種新型熱固性塑料，其特徵是以氨基樹脂與不飽和聚脂樹脂混合，在不飽和聚脂樹脂通常使用的引發劑、促進劑和偶聯劑的作用下，室溫或加熱固化而成。
2.在權利要求1所述的一種新型熱固性塑料其特徵在於，為室溫快速固化，可加入碳酸鈣或滑石粉。
3.在權利要求1、2所述的一種新型熱固性塑料其特徵在於，可加入氫氧化鈣等發泡劑和泡沫穩定劑，使之成為泡沫材料。
4.在權利要求1、2、3所述的一種新型熱固性塑料其特徵在於可加入有機或無機纖維。
5.在權利要求1、2所述的一種新型熱固性塑料其特徵在於可加入有機或無機輕質材料。
6.在權利要求1、2、3所述的一種新型熱固性塑料其特徵在於中可加入其它有機或無機填料，如在本材料中加入石墨、金屬或發光材料等，使之成為可以導電、發熱、發光等的功能性材料。也可以加入其它填料以達到增強或降低成本的目的。
全文摘要
本發明是一種新型熱固性塑料。以氨基樹脂和不飽和聚酯樹脂二者混合，在引發劑過氧化物、促進劑鈷類金屬化合物的作用下，室溫或加熱固化成的新型熱固性塑料，此塑料較單一的不飽和聚酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或脲醛樹脂具有更好的綜合性能，可室溫固化、難燃、堅固耐磨、具有抗老化、防水、耐化學腐蝕性能、價格低，可代替不飽和聚酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或脲醛樹脂使用，綜合性能好，可製作玻璃鋼、人造板材、建築構件、家具、工藝製品等，具有廣泛用途。
文檔編號C08L61/00GK1970624SQ20051004863
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者任兆磊 申請人:任兆磊