增韧三聚氰胺甲醛树脂制备及合成机理研究

The objective of this project obtains a toughened melamine formaldehyde resin and analyzes its synthesis mechanism. Through the physical or chemical synthetic method, based on nano-silica and polyethylene glycol as functional materials; melamine, polyvinyl alcohol, formaldehyde and urea as the matrix material, which synthesized toughened melamine formaldehyde(GMF) resin. Through FTIR, XPS, XRD and 13C-NMR techniques to analyze the structure of GMF resin, the effect of the different functional materials and different synthesis conditions on the structure and performance of GMF resin is studied, in the condition of analyzing the relation of structure and performance, discussing the synthesis mechanism of GMF resin, and validating by dynamics, thus providing a theoretical principle for the control of structural design and the performance control of GMF resin; by means of DSC, TG-DTG and DMA and so on to research the curing reaction properties of GMF resin, and so to provide the scientific basis for impregnating pliable decorative sliced veneer application of GMF resin.

本项目研究的目的是得到一种增韧的三聚氰胺树脂并分析其合成机理。利用纳米二氧化硅和聚乙二醇等作为功能原料，三聚氰胺、聚乙烯醇、甲醛和尿素为基体材料，通过物理化学方法合成一种具有增韧的三聚氰胺甲醛树脂（GMF）。以FTIR、XPS、13C-NMR及XRD等现代分析手段对GMF的结构进行分析，研究不同功能材料及不同的合成条件对GMF树脂结构与性能的影响，探讨GMF树脂的合成机理，并用动力学对合成机理进行验证，从而为GMF的结构设计及性能的调控提供理论基础；通过借助DSC、TG-DTG和DMA等手段研究GMF的固化反应性质，为GMF树脂应用于浸渍柔性薄木提供科学依据。

一、项目背景.MF属于热固性树脂，固化后几乎没有韧性。本研究引入无机刚性纳米粒子-纳米SiO2，阻碍固化MF树脂银纹的发展，钝化、终止银纹，起到增韧效果；聚乙二醇的加入，来适当封闭羟甲基以降低其活性，减少因分子间进一步缩聚形成相互交错的三嗪环结构，从而提高树脂强度，降低脆性；.二、主要研究内容.2.1树脂物理性能研究.采用PEG和硼酸对MF树脂进行改性，得到增韧的、贮存期长的改性MF。结果表明PEG对MF树脂具有很好的增韧效果；引入硼酸提高其贮存稳定性。优化得出主要配比为三聚氰胺:聚乙二醇:甲醛:硼酸:水=270:60:500:1:73，贮存期达到15~ 20d。游离醛0.103%；固含量51.2%；固化时间360~420s。纳米二氧化硅加入量为0.42%游离甲醛含量降低了42.86%，断裂伸长率增加了约3.7倍，树脂固化时间缩短了14s。.2.2树脂仪器分析.DSC测试结果表明改性后的树脂的玻璃化转变温度由177.5℃降低到147.8℃，降低了29.7℃。TG分析表明与未改性MF树脂相比，耐热温度略高。其失重35.8%，FTIR分析表明纳米二氧化硅与三聚氰胺发生交联反应，通过13C-NMR和Raman分析，纳米二氧化硅成功进入的MF树脂的网状结构中，增加了改性后MF树脂的三臻环之间距离。.2.4固化体系研究.通过正交实验优化不同固化体系对增韧的MF树脂固化特性的影响，过硫酸铵，对甲苯磺酸，吗啉，三乙醇胺组成复合固化剂，加入0.8%~1.2%固化剂，固化时间为300s~400s，适用期为6h~12h， pH为4.31；适用期8h；粘度220~340mPa•s；浸渍薄木未出现龟裂。.2.3科学意义.浸渍薄木与杨木单板复合地板表板，对水泥刨花板进行饰面，对MDF后成型饰面，饰面百叶窗，通过性能测试，产品符合国家标准。从理化性能和仪器分析来看，纳米二氧化硅和MF树脂形成了均相溶液，并形成互穿网络体系，得到具有良好稳定性和优异理化性能的树脂。从而为下一步应用提供了理论指导。