谈三聚氰胺甲醛模塑料的特点及生产工艺

刘长有

（哈尔滨中国标准铅笔公司，黑龙江 哈尔滨 150026）

1 概况

三聚氰胺甲醛塑料已应用于：机电仪表行业塑制各种开关、外壳、把手、异性配件；用于矿井电气零部件；代替陶瓷配件塑制交流接触器的灭弧罩及配件；用于电动工具的配件；另外还塑制航空或日用的餐具、器皿、装饰品等。

在我国该树脂广泛用于涂料、胶粘剂、湿强剂、阻燃材料以及纸张、皮革、织物等的处理剂。用于造纸和织物工业的水溶性树脂，甲醛与三聚氰胺比为3至4，而用于涂料树脂的比率一般为5至8[1]。为了开发蜜胺树脂作为高性能材料的新用途，近年来还发现玻璃增强的蜜胺树脂作为耐烧蚀材料用于火箭技术中[2]。

2 三聚氰胺甲醛模塑料的特点

氨基模塑料按树脂类型可分为：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对于其它脲醛模塑料而言，有如下特点:吸水率低，耐饮料等水溶液污染性好；颜色范围广，耐热性较好，硬度高；在潮湿条件和高温条件下电性能较好，耐电弧和耐刻刮性也较好。

因此，三聚氰胺甲醛模塑料在餐具、电气机械、建筑等方面广泛应用。

由于三聚氰胺甲醛模塑料制品无毒，外观发亮，色泽鲜艳，不沾油污，易洗涤，不易破碎，适用于机械化洗涤，而深受消费者欢迎。因其具有耐电弧性耐漏电痕迹性，是电气综合性能好的材料，所以是制作电气机械、电子零部件最合适的材料之一。也是现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产工艺

3.1 三聚氰胺甲醛树脂的制备

3.1.1 反应机理

在碱性介质中分阶段进行[3-5]，进行的反应如下。

1）产物一羟甲基三聚氰胺形成。1mol的三聚氰胺与2－3mol的甲醛在介质为弱碱性的（pH＝7-9）条件下，经加热甲醛与三聚氰胺氨基的活泼氢原子进行加成反应，甲醛的双键打开与三聚氰胺氨基的活泼氢原子及氮原子相连，可形成一羟甲基三聚氰胺，二羟甲基三聚氰胺和三羟甲基三聚氰胺。如下图：

2）三聚氰胺甲醛树脂的形成，缩聚阶段：

上述初期产物，羟甲基三聚氰胺衍生物在高温下继续缩聚，在完成树脂酯化过程中，由两个羟甲基相互联接，反出1分子水，形成醚键结合，如图:

由羟甲基与氨基结合，放出一分子水，形成次甲基键结合，如图:

3）形成的二聚体继续进行交联反应，可形成三维网状树脂，硬化的树脂部分结构如下图：

3.1.2 生产工艺

目前氨基模塑料的生产工艺路线有2条[6]，一条是湿法路线，另一条BUSS法。这2条工艺都很成熟，但以第1条路线为主。

3.1.2.1 湿法生产工艺

1）缩合反应：

加CH2O及水入釜内调整CH2O浓度为25%，然后加入4%的NaOH调pH到6.8-7.0，搅拌情况下，慢慢加入三聚氰胺，加热到75℃保持50min，反应温度升到80-90℃，保持20-70分钟。缩合终点用水数来控制。水数达到2-4后加碳酸钙，搅拌15min，冷却 50-60℃过筛（30-40）,筛上的固体物不能超过三聚氰胺的7%。

2）混合：加树脂、填料正向、反向交叉捏合共计60min。

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

4）滚压：工作辊 90-135；辊距 3-4mm；空辊70-100℃；时间 10-15min/次。

5）粉碎：通过直径0.5-0.75的筛磨成粉再烘干温度100℃左右，挥发物＜1.2%。

3.2 模塑粉的研制

3.2.1 树脂配方工艺

参照苏修原配方三聚氰胺/甲醛=100/35.71克分子比=1/1.5

具有以下几个特点：1）树脂稳定，可延长贮存期。2）甲醛量少，树脂的含氮量增加，有益于耐电弧性。3）21周期人工湿热试验的基本性能变化不大。4）成型制品时不会膨胀、开裂，即普通讲吃得起热度加工条件宽泛，有利于规模生产。

3.3 模塑料配方工艺

树脂与填料的比例

树脂/填料：树脂增加耐电弧性下降，流动性增大。树脂减少时石棉纤维会裸露于表面，一般在0.5-0.6/1较好。

纤维状填料（石棉）/粉状填料（高岭土）：纤维填料增加时耐电弧性降低，纤维外露影响外观即使有寿命。生产配方以1/1.5为易。粉状填料过多时机械强度会降低。

粉状矿物填料中：滑石粉具有耐电弧性可适当添加一部分，但不能太多否则会影响机械强度；碳酸钙强度较好，但耐弧差，以两者匹配使用较好；高岭土不耐温，测耐电弧时烧结点有明显突起现象。

4 三聚氰胺甲醛模塑料国内外发展情况

早在1920年德国BASF就已经开始氨基树的研究。1922年英国BIP公司第一个有了工业品（BEETLE），氨基模塑料发展至今已有80年历史。美国、日本、西欧等先进国家已逐渐把这古老的塑料产品转移到发展中国家生产，尤其是中国。中国最早生产氨基模塑料的工厂是上海天山塑料厂，1957年从前苏联引进生产技术，然后逐渐工业化生产。经过40多年的发展，在工艺和设上都得到了改进。

目前，我国三聚氰胺模塑料生产能力已超过150万吨，近年来国家实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饮业的青睐，市场需求大增，今后三聚氰胺甲醛模塑料产业会进入一个较快发展阶段。

[1]倪玉德.涂料制造技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]兰承剑.耐腐蚀非金属材料在固体火箭发动机上德研究和应用 [M].北京：兵器工业出版社，1988.

[3]宫克.三聚氰胺甲醛树脂合成与性能研究[J].沈阳化工，1996（4）：25－27.