三聚氰胺樹脂合成技術研究

劉澤(鄭州大學 化工與能源學院 鄭州 450002)

一、前言

三聚氰胺樹脂在上世紀三十年代末就已經在造紙工業廣泛的應用起來，主要應用于鈔票紙、海圖紙等紙張的生產上，從而提高紙張的耐折性和挺度。近些年，隨著我國人民生活水平的提高，三聚氰胺樹脂在裝飾方面也得到了普遍認可和廣泛應用。三聚氰胺樹脂具有很多的優勢，例如膠接強度高、耐沸水能力高、熱穩定性高等等。作為一種使用廣泛的化工材料，有關三聚氰胺樹脂合成技術的研究越來越多，逐漸成為學者研究的熱點。本文就三聚氰胺樹脂的合成技術進行了簡要概述，旨在為三聚氰胺樹脂的生產提供一定的指導作用。

二、三聚氰胺樹脂的合成機理

三聚氰胺樹脂是一種三維體型的縮聚物。一般可以將三聚氰胺樹脂的合成過程分為兩個階段：羥甲基化階段和縮聚階段。羥甲基階段是樹脂合成的初期，三聚氰胺與甲醛先反應形成羥甲基三聚氰胺。這個過程屬于加成反應，反應環境是弱堿性介質，反應方程式如下：

第二階段是縮聚階段，也叫樹脂化階段。該過程能夠生產多種多聚物，并且多聚物的比例隨p H值的不同而變化。在酸性條件下，羥甲基三聚氰胺分子間或分子內失水或者脫出甲醛，形成次甲基鍵或醚鍵連接的過程。

三、影響三聚氰胺樹脂合成反應的因素

1.摩爾比

三聚氰胺樹脂與甲醛的摩爾比對三聚氰胺羥甲基化的程度有直接的關系。三聚氰胺與甲醛的摩爾比越低，三聚氰胺的羥甲基化的程度就越高，反應速度也越快，羥甲基三聚氰胺也就更容易形成，反應產物為六羥甲基三聚氰胺。三聚氰胺與甲醛的摩爾比較大時易形成三羥甲基三聚氰胺，反應速度較慢。實驗證明，當三聚氰胺與甲醛的摩爾比在1:2~1:3時最適合三聚氰胺樹脂的合成。

2.反應介質的酸堿度

反應介質的酸堿度對三聚氰胺樹脂的合成有很大的影響。在反應的初始階段，反應介質酸堿度在呈中性或弱堿性時最適合反應的進行。隨著反應的進一步進行，甲醛逐漸被氧化，從而形成甲酸，反應介質的pH值降低，有利于三聚氰胺樹脂的形成。不同p H的反應介質合成的樹脂穩定性有很大的區別，實驗研究表明，樹脂合成反應的最適宜p H值在8.5-10，該條件下形成的樹脂在貯存過程中粘度上升比較慢，貯存的穩定性能高。

3.溫度

溫度不同，三聚氰胺在甲醛中的溶解度就不同，因此反應溫度是影響三聚氰胺樹脂合成的一個重要因素。溫度能夠影響反應速度。當溫度較低時，三聚氰胺在甲醛中的溶解度較低，因此反應速度也較慢，當溫度在60℃以上時，三聚氰胺能夠在甲醛中完全溶解，從而加快反應進程。實驗表明，三聚氰胺樹脂合成的最佳溫度為75℃-85℃。另外，三聚氰胺樹脂在高溫條件下不需要固化劑的參與也可以很好的固化，如果溫度超過100℃，則需要添加強酸性的鹽作為固化劑的情況下才能進行固化反應。

四、三聚氰胺樹脂合成過程中常出現的問題及解決方案

1.糊化現象

在合成過程中出現的持續的白色渾濁現象即為糊化現象。造成糊化現象產生的原因主要有以下幾點。首先是加料速度過快，導致三聚氰胺來不及與甲醛反應就受熱固化，從而出現渾濁；其次是加料速度過慢，導致混合反應過快，從而造成羥基化程度高，生成物水溶性差，析出介質造成渾濁；最后，當反應介質的pH降低時，生產的羥甲基之間或者羥甲基與活潑的氨基之間發生暴聚而析出沉淀，或者反應太快，羥甲基三聚氰胺濃度迅速升高，發生交聯而從溶液中析出。因此要避免糊化現象的發生，首先要保持適宜的加料速度和攪拌速度，其次要控制羥甲基三聚氰胺的酸堿度，一般pH在8-9為宜，因為在此環境下的羥甲基三聚氰胺比較穩定。

2.樹脂穩定性差

樹脂在一定條件下存儲周期的長短被稱作樹脂的穩定性。樹脂的穩定性越好，說明樹脂的質量越好。樹脂的穩定性差主要體現在兩個方面。首先是樹脂的顏色變化。樹脂的顏色有清亮逐漸變白，甚至凝結成白色固體就說明樹脂變質了，這主要是因為羥甲基含量高而造成的分子交聯。第二點就是樹脂的粘度增大，甚至是處于凝膠狀態，這主要是由于分子量太大，溫度太低造成的。如果想獲得質量好，穩定性佳的樹脂產品，就應該提高甲醛的含量，從而讓樹脂形成線性或支鏈型分子，以提高樹脂的水溶性和穩定性。其次要在樹脂合成前對原料中的金屬離子和甲醇含量進行分析，同時在合成過程中加強p H監測。另外，控制反應時間在2.5-3h最佳。

3.游離甲醛含量高

甲醛對人體的危害是不言而喻的，當樹脂中存在大量的游離甲醛時，對后續工藝和產品質量都有一定的影響。一般三聚氰胺與甲醛的配比是造成游離甲醛含量高的最主要原因。因此要控制好樹脂合成的反應條件，保持一定的反應時間。另外，在反應結束后加入一定量的甲醛捕捉劑也是降低樹脂中游離甲醛含量的有效措施。目前常用的捕捉劑有尿素和雙氰·胺。

五、結束語

三聚氰胺樹脂的合成反應是一個非常復雜的化學過程，受到很多因素的影響。因此，為了提高三聚氰胺樹脂的特性，目前有關于三聚氰胺樹脂改性的研究越來越多。例如利用乙二醇進行增韌改性，通過醚化反應提高穩定性等等。相信隨著科學技術的發展，越來越多的三聚氰胺樹脂產品將走入我們的生活，從而為我們的生產和生活帶來更大的便利。

[1]李旭影,劉鴻雁.三聚氰胺樹脂合成技術[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2008,21(6)：37-38.

[2]茍航.三聚氰胺樹脂合成的常見問題與對策[J].川化，2011,3:36-38.