Melamin-formaldehydharts (MFR) är ett värmehärdande aminoharts med god hårdhet, termisk stabilitet och transparens. Jämfört med urea-formaldehydharts (UF) har MF-harts bättre vattenbeständighet och väderbeständighet. Därför används det ofta i ytbeläggningar för utomhuspaneler, dekorativa skikt av trägolv och fanerprodukter. Brister såsom hög sprödhet, lätt sprickbildning och kort lagringstid av melaminformaldehydharts begränsar emellertid dess användning. MF-harts används ofta för att framställa impregnerat självhäftande filmpapper. Plywood och blockboard belagda med impregnerat självhäftande filmpapper kallas gemensamt för ekologiska skivor. De är älskade av konsumenterna på grund av deras slitstyrka, vattentäthet och olika färger.
Men när luftfuktigheten ändras är det ekologiska skivbasmaterialet benäget att svälla eller krympa, vilket resulterar i ojämn inre spänning. Ytskiktet av MF-harts är sprött och har dålig flexibilitet och är benäget att spricka under påkänning. Att förbättra flexibiliteten hos MF-harts och förbättra dess sprödhetsproblem är därför nyckeln till att lösa problemet med hartssprickning och förbättra kvaliteten på dess dekorativa produkter. Denna artikel sammanfattar huvudsakligen framstegen inom forskningen om härdningsmodifiering av MF-harts, i syfte att tillhandahålla teoretisk vägledning och teknisk grund för att lösa sprödhetsproblemet hos MF-harts.
1. MF strukturella egenskaper
MF-harts är en triazinringpolymerförening som bildas genom kondensation av melamin och formaldehyd och förenas med metylen- eller eterbindningar. Den har stabila kemiska egenskaper och stel struktur. Bildningen av MF-harts är uppdelad i två steg: det första steget är additionsreaktionen av melamin och formaldehyd. Under neutrala eller alkaliska förhållanden genomgår melamin hydroximetylering för att generera 9 olika hydroximetylmelaminer. Det andra steget är en kondensationsreaktion. Melamin reagerar med metylolerad melamin, eller så genomgår metylolerad melamin självkondensation för att generera oligomerer sammankopplade med metylen- och eterbindningar. I en miljö med ett pH-värde på 7 till 8 dominerar metylenbryggförbindelser; i en miljö med ett pH-värde högre än 9 är det mer sannolikt att eterbindningar bildas.
Efter tvärbindning och härdning av MF-harts kan en transparent beläggning som är slitstark, syra- och alkalibeständig erhållas. Även om den härdade beläggningen har en hög hårdhet är den också skör. Huvudskälet är att MF-hartset innehåller ett stort antal triazinringar kopplade till metylengrupper. Triazinringarna är extremt stabila under stötförhållanden och är svåra att deformera och absorbera stötenergi. Endast metylenbindningar kan absorbera det mesta av energin, vilket gör att metylenbindningarna bryts och uppvisar sprödhet. Ofullständig härdning av MF-harts kommer att orsaka hartssprickor. Eftersom hartshärdning huvudsakligen sker mellan hydroxylgrupper, kommer vissa hydroxylgrupper som inte har deltagit i kondensationen att stanna kvar i hartset efter härdning. Dessa hydroxylgrupper har viss hygroskopicitet. När miljöfuktigheten ändras upprepade gånger kommer de fria hydroxylgrupperna att genomgå hygroskopiska och desorptionscykler och gradvis generera stress, vilket orsakar sprickor i hartsbeläggningen och allvarligt påverkar produktens utseende och prestanda.
Flexibiliteten hos MF-harts kan förbättras effektivt genom att minska tvärbindningsdensiteten hos MF-harts och förlänga dess flexibla kedjelängd. Minskningen av tvärbindningsdensiteten innebär emellertid att den styva strukturen hos triazinringen i hartset är dispergerad. Därför kommer ytstyvheten och slitstyrkan hos MF-harts att påverkas i varierande grad. När härdningsmodifiering utförs bör man vara försiktig så att hårdheten hos MF-harts bibehålls och inte förstöra dess utmärkta ytegenskaper. Att välja en lämplig modifieringsmetod för att förbättra flexibiliteten hos MF-harts är av stor betydelse för att utöka tillämpningsområdet för MF-harts.
2. Härdningsmodifieringsmetod för MF-harts
Härdningsmodifiering används ofta för att optimera hållfastheten hos styva tvärbundna polymerer för att förbättra slaghållfastheten och utmattningsbeständigheten hos polymeren utan att förstöra polymerens ursprungliga styvhet och dimensionella stabilitet. Härdningsmodifieringsmetoder som är lämpliga för MF-harts kan generellt delas in i två typer, nämligen extern härdningsmodifiering och intern härdningsmodifiering. Extern härdningsmodifiering avser tillsats av förstärkande fasgrupper till MF-hartset genom blandning för att bilda en tvärbunden struktur med MF-hartset för att förhindra att triazinringarna närmar sig varandra för att uppnå syftet med seghet. Vanligt använda externa härdningsmetoder för MF-harts inkluderar:
1) Tillsätt nano-SiO2, nano-cellulosa och andra nanopartiklar;
2) Använd flexibla långkedjiga polymerer såsom polyetylenglykolsampolymerer för att bilda interpenetrerande polymernätverk (IPNS) i MF-harts;
3) Använd fibermaterial som polyvinylklorid för att koppla samman MF-hartser för att förbättra hartsstrukturens stabilitet.
Intern härdningsmodifiering förändrar MF-hartsens molekylära struktur genom att delta i härdningsreaktionen av MF-harts, förlänga den flexibla anslutningen mellan triazinringar och minska tvärbindningsdensiteten för att uppnå den härdande effekten. Metoderna för intern härdning inkluderar:
1) Inför flexibla långkedjiga molekyler mellan triazinringstrukturerna av MF-harts för att dispergera den stela strukturen;
2) Använd silikon för att förlänga den flexibla anslutningen mellan MF-hartser;
3) Blockera den hydroxylfunktionella gruppen av MF-harts och minska tvärbindningsdensiteten hos hartset. Vanligt använda interna härdningsmodifierare inkluderar polyvinylalkohol, polyuretan, kaprolaktam, etc.
3. Särskilda krav på MF-harts för impregnering
Det finns många härdningsmetoder för MF-harts, men alla är inte lämpliga för impregnering av MF-harts. Den härdande modifieringen av impregnerande MF-harts måste anpassa sig till produktionsförhållandena för självhäftande filmpapper, så det har vissa speciella krav. När vi använder MF-harts för impregnering bör vi inte bara ta hänsyn till sprickbeständigheten, slitstyrkan och flexibiliteten efter härdning av hartset, utan också vara uppmärksam på fluiditeten, permeabiliteten och förhärdningsgraden för det modifierade hartset före härdning.
Den dåliga flytbarheten hos MF-harts kommer att orsaka torra blommor på ytan av den impregnerade självhäftande pappersfaneren, vilket ger ogenomskinliga vita fläckar på produktens yta och bildar ytdefekter. Dålig permeabilitet för MF-harts kommer att orsaka otillräcklig impregnering, vilket resulterar i brist på lim eller ojämn yta på produktytan. Oorganiska nano-nötningsbeständiga material kan öka segheten och nötningsbeständiga egenskaperna hos MF-harts, men samtidigt kommer de att öka viskositeten hos MF-harts och minska flytbarheten hos hartset, vilket påverkar impregneringsprestandan hos MF-harts. Vi fann att viskositeten hos MF-harts ökar med ökningen av mängden slitstarkt fyllmedel nano-SiO2 (HTSi-03). Viskositeten för det modifierade MF-hartssystemet var 20.9 s (25°C), och kontaktvinkeln mellan MF-hartset och det dekorativa papperet ökade från 5° till 30°. Samtidigt minskar vätbarheten, så att MF-hartset inte helt kan fylla luckorna i det dekorativa papperet, och den slitstarka beläggningen kan inte helt skydda det, vilket resulterar i en minskning av slitstyrkan.
Den låga förhärdningsgraden av MF-harts kommer att orsaka hög förångning under fanerprocessen, vilket gör att våta blommor på ytan påverkar ytprestandan. Polyhydroxylalkoholmodifieringsmedel kan effektivt öka flexibiliteten hos MF-harts, men polyhydroxyl-modifierarens vissa hydrofilicitet bidrar inte till torkning av impregnerat självhäftande filmpapper, och minskar därigenom förhärdningsgraden av MF-harts. Detta orsakar problem såsom fuktupptagning och vidhäftning av det impregnerade självhäftande filmpapperet och svårighet att komma åt. Samtidigt kommer det impregnerade självhäftande filmpapperet med låg förhärdningsgrad att släppa ut en stor mängd vatten under varmpressningsprocessen, vilket orsakar problem som volymkrympning av limskiktet och sprickbildning i hartslagret, vilket påverkar produktens prestanda.
Därför, med tanke på de faktiska produktionsproblemen, bör MF-hartshärdningsmedlet som används för impregnering använda ett modifieringsmedel med låg molekylvikt, låg hydroxylhalt och hög reaktivitet för att minimera påverkan av modifieraren på fluiditeten och förhärdningsgraden av MF-hartset. Samtidigt krävs att härdningsmedlet anpassar sig till härdningsförhållandena för MF-hartset som används för impregnering, och fortfarande bibehåller modifieringseffekten efter varmpressningshärdning.
Modifiering av MF-harts för impregnering måste ta hänsyn till många faktorer samtidigt. Den idealiska modifieraren kommer att förbättra flexibiliteten hos MF-harts utan att negativt påverka ytslitagemotståndet, flytbarheten eller förhärdningsprocessen. Därför rekommenderas att framtida forskning om modifiering av MF-harts bör utföras utifrån följande tre aspekter.
1) Baserat på strukturen hos MF-harts kan MF-hartsens sprödhetsproblem lösas genom att justera tvärbindningsdensiteten för MF-harts.
2) Kombinera olika härdningsmekanismer, introducera en flexibel kedjestruktur med multifunktionella grupper i MF-harts, och öka flexibiliteten hos MF-harts genom synergin av fysisk kombination och kemisk reaktion.
3) Ur perspektivet att förenkla produktionsprocessen och spara kostnader, välj högreaktiva modifierare som är lämpliga för industriell produktion.
Mer information om SINOYQX modifierad melaminformaldehydharts, vänligen kontakta oss via e-post: [email protected] eller ring oss på: +86-28-8411-1861.
Vissa bilder och texter är återgivna från Internet, och upphovsrätten tillhör den ursprungliga författaren. Om det finns några intrång, kontakta oss för att radera.