談三聚氰胺甲醛模塑料的特點及生產工藝

劉長有

（哈爾濱中國標準鉛筆公司，黑龍江 哈爾濱 150026）

1 概況

三聚氰胺甲醛塑料已應用于：機電儀表行業塑制各種開關、外殼、把手、異性配件；用于礦井電氣零部件；代替陶瓷配件塑制交流接觸器的滅弧罩及配件；用于電動工具的配件；另外還塑制航空或日用的餐具、器皿、裝飾品等。

在我國該樹脂廣泛用于涂料、膠粘劑、濕強劑、阻燃材料以及紙張、皮革、織物等的處理劑。用于造紙和織物工業的水溶性樹脂，甲醛與三聚氰胺比為3至4，而用于涂料樹脂的比率一般為5至8[1]。為了開發蜜胺樹脂作為高性能材料的新用途，近年來還發現玻璃增強的蜜胺樹脂作為耐燒蝕材料用于火箭技術中[2]。

2 三聚氰胺甲醛模塑料的特點

氨基模塑料按樹脂類型可分為：尿素甲醛模塑料（UF），三聚氰胺甲醛模塑料（MF），三聚氰胺尿素甲醛模塑料（MUF）。

三聚氰胺甲醛模塑料相對于其它脲醛模塑料而言，有如下特點:吸水率低，耐飲料等水溶液污染性好；顏色范圍廣，耐熱性較好，硬度高；在潮濕條件和高溫條件下電性能較好，耐電弧和耐刻刮性也較好。

因此，三聚氰胺甲醛模塑料在餐具、電氣機械、建筑等方面廣泛應用。

由于三聚氰胺甲醛模塑料制品無毒，外觀發亮，色澤鮮艷，不沾油污，易洗滌，不易破碎，適用于機械化洗滌，而深受消費者歡迎。因其具有耐電弧性耐漏電痕跡性，是電氣綜合性能好的材料，所以是制作電氣機械、電子零部件最合適的材料之一。也是現用酚醛模塑料的良好替代品[5]。

3 三聚氰胺甲醛模塑粉的生產工藝

3.1 三聚氰胺甲醛樹脂的制備

3.1.1 反應機理

在堿性介質中分階段進行[3-5]，進行的反應如下。

1）產物一羥甲基三聚氰胺形成。1mol的三聚氰胺與2－3mol的甲醛在介質為弱堿性的（pH＝7-9）條件下，經加熱甲醛與三聚氰胺氨基的活潑氫原子進行加成反應，甲醛的雙鍵打開與三聚氰胺氨基的活潑氫原子及氮原子相連，可形成一羥甲基三聚氰胺，二羥甲基三聚氰胺和三羥甲基三聚氰胺。如下圖：

2）三聚氰胺甲醛樹脂的形成，縮聚階段：

上述初期產物，羥甲基三聚氰胺衍生物在高溫下繼續縮聚，在完成樹脂酯化過程中，由兩個羥甲基相互聯接，反出1分子水，形成醚鍵結合，如圖:

由羥甲基與氨基結合，放出一分子水，形成次甲基鍵結合，如圖:

3）形成的二聚體繼續進行交聯反應，可形成三維網狀樹脂，硬化的樹脂部分結構如下圖：

3.1.2 生產工藝

目前氨基模塑料的生產工藝路線有2條[6]，一條是濕法路線，另一條BUSS法。這2條工藝都很成熟，但以第1條路線為主。

3.1.2.1 濕法生產工藝

1）縮合反應：

加CH2O及水入釜內調整CH2O濃度為25%，然后加入4%的NaOH調pH到6.8-7.0，攪拌情況下，慢慢加入三聚氰胺，加熱到75℃保持50min，反應溫度升到80-90℃，保持20-70分鐘。縮合終點用水數來控制。水數達到2-4后加碳酸鈣，攪拌15min，冷卻 50-60℃過篩（30-40）,篩上的固體物不能超過三聚氰胺的7%。

2）混合：加樹脂、填料正向、反向交叉捏合共計60min。

3）干燥：放到盤中在真空烘房干燥厚度＜20mm，真空＞500mmHg柱，時間2-6h。

4）滾壓：工作輥 90-135；輥距 3-4mm；空輥70-100℃；時間 10-15min/次。

5）粉碎：通過直徑0.5-0.75的篩磨成粉再烘干溫度100℃左右，揮發物＜1.2%。

3.2 模塑粉的研制

3.2.1 樹脂配方工藝

參照蘇修原配方三聚氰胺/甲醛=100/35.71克分子比=1/1.5

具有以下幾個特點：1）樹脂穩定，可延長貯存期。2）甲醛量少，樹脂的含氮量增加，有益于耐電弧性。3）21周期人工濕熱試驗的基本性能變化不大。4）成型制品時不會膨脹、開裂，即普通講吃得起熱度加工條件寬泛，有利于規模生產。

3.3 模塑料配方工藝

樹脂與填料的比例

樹脂/填料：樹脂增加耐電弧性下降，流動性增大。樹脂減少時石棉纖維會裸露于表面，一般在0.5-0.6/1較好。

纖維狀填料（石棉）/粉狀填料（高嶺土）：纖維填料增加時耐電弧性降低，纖維外露影響外觀即使有壽命。生產配方以1/1.5為易。粉狀填料過多時機械強度會降低。

粉狀礦物填料中：滑石粉具有耐電弧性可適當添加一部分，但不能太多否則會影響機械強度；碳酸鈣強度較好，但耐弧差，以兩者匹配使用較好；高嶺土不耐溫，測耐電弧時燒結點有明顯突起現象。

4 三聚氰胺甲醛模塑料國內外發展情況

早在1920年德國BASF就已經開始氨基樹的研究。1922年英國BIP公司第一個有了工業品（BEETLE），氨基模塑料發展至今已有80年歷史。美國、日本、西歐等先進國家已逐漸把這古老的塑料產品轉移到發展中國家生產，尤其是中國。中國最早生產氨基模塑料的工廠是上海天山塑料廠，1957年從前蘇聯引進生產技術，然后逐漸工業化生產。經過40多年的發展，在工藝和設上都得到了改進。

目前，我國三聚氰胺模塑料生產能力已超過150萬噸，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的青睞，市場需求大增，今后三聚氰胺甲醛模塑料產業會進入一個較快發展階段。

[1]倪玉德.涂料制造技術[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2]蘭承劍.耐腐蝕非金屬材料在固體火箭發動機上德研究和應用 [M].北京：兵器工業出版社，1988.

[3]宮克.三聚氰胺甲醛樹脂合成與性能研究[J].沈陽化工，1996（4）：25－27.