CN110204671B - 一种彩色蜜胺泡绵及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氨基塑料材料技术领域，具体涉及一种彩色蜜胺泡绵及其制备方法和应用。本发明通过在氨基或酰氨基与甲醛反应的阶段加入色料与固色剂，制备一种彩色蜜胺泡绵，所制备的彩色蜜胺泡绵颜色均匀、不易掉色、耐候性好，且本发明的制备方法克服了传统工艺染料易褪色、分散困难、色泽不自然等缺陷，同时本发明的方法提高了室外装饰用蜜胺泡绵的使用寿命，所制备的彩色蜜胺泡绵可以广泛应用于轨道交通车厢装饰，建筑装饰等室外装饰材料领域。

Description

一种彩色蜜胺泡绵及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于氨基塑料材料技术领域，具体涉及一种彩色蜜胺泡绵及其制备方法和应用。
背景技术
蜜胺泡绵是指含有酰氨基或氨基的化合物与甲醛反应而生成的热固性氨基树脂经发泡制备得到的泡绵。目前应用最多的氨基树脂主要有：脲醛树脂（尿素与甲醛）和密胺树脂（三聚氰胺与甲醛）。其中利用三聚氰胺制备的蜜胺泡绵材料具有吸音性、阻燃性、隔热性、热稳定性、清洁性能好、密度低等多项优异特性，广泛应用于建筑、交通、航空、军事、电子信息、日用清洁等方面。
但随着蜜胺泡绵使用过程中的推广，发现单一颜色或未进行上色的蜜胺泡绵在使用过程中受到一定的局限性，尤其是作为室外装饰材料。而市面上现有的，通过在发泡液中加入色料得到的蜜胺泡绵存在着色性差、耐候性差，颜色分布不均匀，易褪色等问题，不能满足室外装饰的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过在氨基或酰氨基与甲醛反应的阶段加入色料与固色剂，制备一种颜色均匀、不易掉色、耐候性好的彩色蜜胺泡绵，制备过程克服了传统工艺染料的缺陷，提高了蜜胺泡绵的使用寿命。
本发明还提供了上述彩色蜜胺泡绵的制备方法。
本发明进一步又提供了上述彩色蜜胺泡绵在用作室外装饰材料中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种彩色蜜胺泡绵的制备方法，包括以下步骤：
（1）将三聚氰胺、甲醛、交联剂和水置于三口烧瓶中，调pH至8~9，升温到85~95℃，反应1~3h，然后加入色料或颜料，并加入固色剂，保持温度85~95℃上色0.5~1.5h，再冷却至室温，得到蜜胺树脂，保存于5~15℃备用；
（2）将步骤（1）得到的蜜胺树脂与发泡液混合，利用搅拌机搅拌均匀，然后在发泡炉中进行微波发泡2-3min，即得彩色蜜胺泡绵。
进一步的，步骤（1）所述色料为甲亚胺、乙烯砜、蒽醌、纳米色素粒子、均三氮苯类染料或偶氮类染料；所述纳米色素粒子是一种通过乳液聚合法将丙烯酸单体与醇类酯化，再对共聚而合成的乳液上色后得到的一种粒径均匀、色度鲜艳的色素粒子，具体为C.I.活性蓝4、活性艳红X-3B或活性橙F2R。
进一步的，步骤（1）所述固色剂为溶胶-凝胶固色剂、季铵盐高聚物或多胺类缩聚体，具体为双氰胺或双氰胺甲醛初缩体。
进一步的，步骤（1）所述交联剂为氨基硅烷、氮丙啶、1，4-丁二醇缩水甘油醚（BDDE）、多聚环氧化合物（PEPC）、京尼平GP、去甲二氢愈创木酸（NDGA）或单宁酸TA中。
进一步的，步骤（1）中制备蜜胺树脂所用的反应原料质量分数为65%~75%，即三聚氰胺、甲醛和交联剂占蜜胺树脂的质量分数为65%~75%。
进一步的，步骤（1）中三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：（2.5~1:3）；色料的加入量为三聚氰胺重量的1‰~3‰；固色剂加入量为三聚氰胺重量的2‰~4‰；交联剂的加入量为三聚氰胺重量的10%~25%。
进一步的，步骤（2）中所述发泡液是由表面活性剂、发泡剂、固化剂、甲醛捕捉剂、防老剂和热稳定剂中的一种或几种组成的。
进一步优选的，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种，具体为OP-10。
进一步优选的，所述发泡剂为二氯甲烷、甲基氯仿、石油醚和偶氮二甲酰胺中的一种或几种。
进一步优选的，所述固化剂为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸和草酸中的一种或几种。
进一步的，步骤（2）中表面活性剂加入量为蜜胺树脂重量的3%~6%；发泡剂的加入量为蜜胺树脂重量的7%~15%；固化剂加入量为蜜胺树脂重量的2%~4%。
具体的，步骤（2）中微波功率为0.6~1.5kW。
具体的，步骤（2）中所述搅拌机的转速为550r/min~1000r/min。
上述方法制备得到的彩色蜜胺泡绵。
所述彩色蜜胺泡绵在用作车厢装饰、建筑装饰等室外装饰材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种彩色蜜胺泡绵的制备方法，通过在树脂中加入染料与固色剂的方式，制备出了一种颜色均匀、不易掉色、耐候性好的彩色蜜胺泡绵，克服了传统工艺染料易褪色、分散困难、色泽不自然等缺陷，同时本发明的方法提高了室外装饰用蜜胺泡绵的使用寿命。本发明制备的彩色蜜胺泡绵可以广泛应用于轨道交通车厢装饰，建筑装饰等室外装饰材料领域。
附图说明
图1为实施例1制备的彩色蜜胺泡绵的SEM图；
图2为对比例1制备的彩色蜜胺泡绵的SEM图；
图3为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别30℃的温水中水浴24小时的结果照片；
图4为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别40℃的温水中水浴24小时的结果照片；
图5为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别50℃的温水中水浴24小时的结果照片；
图6为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别60℃的温水中水浴24小时的结果照片；
图7为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别光强度3000LUX照射一周后的结果照片；
图8为将实施例1制备的彩色蜜胺泡绵和对比例1制备的彩色蜜胺泡绵分别光强度4500LUX照射一周后的结果照片；
图9为将实施例2制备的彩色蜜胺泡绵和对比例2制备的彩色蜜胺泡绵分别光强度3000LUX照射一周后的结果照片；
图10为将实施例3制备的彩色蜜胺泡绵和对比例3制备的彩色蜜胺泡绵分别光强度3000LUX照射一周后的结果照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中使用的是美的牌EM925F4T-SS微波炉。
实施例1
一种彩色蜜胺泡绵的制备方法，包括以下步骤：
（1）蓝色纳米色素粒子的制备：取40g丙烯酸酯乳液与4g C.I.活性蓝4在弱碱性条件下搅拌均匀，得到蓝色纳米色素粒子；
（2）蓝色密胺树脂的制备：将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水、8g氨基硅烷置于三口烧瓶中，调pH到8，升温到90℃，反应2h，加入0.5g步骤（1）中的蓝色纳米色素粒子搅拌均匀，再加入2g双氰胺，保持温度上色1h，此时树脂的数均分子量在3000-5000，冷却至室温，即得蓝色密胺树脂，保存于5℃备用；
（3）蓝色蜜胺泡绵的制备：将100g步骤（2）得到的蓝色氨基树脂与5g OP-10、3g草酸、12g石油醚混合，在700r/min的转速下搅拌，放入发泡炉中，设置微波功率1000W，发泡2.5min，取出后在180℃烘箱中烘1h，取出即得到浅蓝色蜜胺泡绵。
对比例1
彩色蜜胺泡绵的传统方法制备，包括以下步骤：
（1）将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水置于三口烧瓶中，调pH到8，升温到90℃，反应1h，此时数均分子量达到3000-5000，冷却倒出即得到密胺树脂；
（2）取数均分子量为3000-5000的氨基树脂100g，在其中依次加入10g烷基酚聚氧乙烯醚、2g甲酸、8g石油醚、3g固色剂Y、0.1g色料（蓝色水性色浆，昌煜化工产品有限公司生产）；混合搅拌均匀，放入微波箱体内功率1.2KW，4min，取出即可得到蓝色蜜胺泡绵。
性能对比
如图1-2所示，图1为实施例1制备的彩色蜜胺泡绵的SEM图，图2为对比例1制备的彩色蜜胺泡绵的SEM图。经过对比分析可以发现。实施例1制备的彩色蜜胺泡绵外表附着了一层膜，骨架断裂情况较少。而对比例1传统方法制备的彩色蜜胺泡绵骨架断裂严重。影响产品的质量，从而影响了其作为在室外装饰材料的使用寿命。
表1对比例1制备的彩色蜜胺泡绵的物理性能。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2实施例1制备的彩色蜜胺泡绵的物理性能。
Figure 913815DEST_PATH_IMAGE002
表1是对比例1传统方法制备的彩色蜜胺泡绵，表2是实施例1制备的彩色蜜胺泡绵，经过对比分析可以看出，在密度相近的情况下，实施例1制备的彩色蜜胺泡绵无论是撕裂强度、拉伸强度还是压陷硬度都基本能保持泡绵的各项物性指标，而对比例1传统方法对泡绵整体物性指标都有较差的影响，所以实施例1的制备方法要优于对比例1的传统方法。
试验例1
耐温性能：将实施例1制备的蓝色蜜胺泡绵与对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵分别放入30℃（如图3所示）、40℃（如图4所示）、50℃（如图5所示）、60℃（如图6所示）的温水中，水浴保温24小时后，观察颜色变化，其中图3a、4a、5a、6a中左侧均为对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵水浴前的照片，图3a、4a、5a、6a中右侧为实施例1制备的蓝色蜜胺泡绵水浴前的照片；图3b、4b、5b、6b中左侧均为对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵水浴后的照片，图3b、4b、5b、6b中右侧均为实施例1制备的蓝色蜜胺泡绵水浴后的照片。可以看出随着温度的逐渐升高，对比例1传统方法制备的蜜胺泡绵色牢度低、掉色严重。而本发明实施例1制备的蜜胺泡绵基本不掉色。
耐光照性能：将实施例1制备的蓝色蜜胺泡绵与对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵分别在光强度3000LUX（如图7所示）、4500LUX（如图8所示）条件下放置一周后，观察颜色变化，其中，图7a、8a中左侧均为对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵在光照前的照片，图7b、8b中左侧均为对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵在光照后的照片；图7a、8a右侧均为实施例1制备的蓝色蜜胺泡绵在光照前的照片，图7b、8b中右侧均为对比例1制备的蓝色蜜胺泡绵在光照后的照片。经过对比可以看出，在3000LUX光强下，对比例1传统方法制备的蜜胺泡绵掉色，而随着光照强度的逐渐增强，对比例1传统方法制备蜜胺泡绵掉色越来越严重，而本发明实施例1制备的彩色蜜胺泡绵基本不掉色。
实施例2
一种彩色蜜胺泡绵的制备方法，包括以下步骤：
（1）红色纳米色素粒子的制备：取40g丙烯酸酯乳液与4g活性艳红X-3B，在弱碱性条件下搅拌均匀，即得红色纳米色素粒子；
（2）红色密胺树脂的制备：将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水、8g氨基硅烷加入三口烧瓶中，调pH到9，升温到85℃，反应1h，加入0.5g步骤（1）中的红色纳米色素粒子搅拌均匀，再加入2g双氰胺，保持温度上色1h，冷却至室温，即得红色密胺树脂，保存于10℃备用；
（3）红色蜜胺泡绵的制备：将100g步骤（2）得到的红色密胺树脂与5g OP—10、3g草酸、12g石油醚混合、在550r/min的转速下搅拌，放入发泡炉中，设置微波功率600W，发泡3min，取出后在180℃鼓风烘箱中烘1h，取出即得到浅红色蜜胺泡绵。
对比例2
彩色蜜胺泡绵的传统方法制备，包括以下步骤：
（1）将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水置于三口烧瓶中，调pH到8，升温到90℃，反应1h，待数均分子量达到3000-5000时冷却倒出即得到密胺树脂；
（2）取数均分子量为3000-5000的氨基树脂100g，在其中依次加入10g烷基酚聚氧乙烯醚、2g甲酸、8g石油醚、3g固色剂Y、0.1g色料（红色水性色浆，昌煜化工产品有限公司生产），混合搅拌均匀，放入微波箱体内功率1.2KW，4min，取出即可得到红色蜜胺泡绵。
试验例2
耐光照性能：将实施例2制备的红色蜜胺泡绵与对比例2制备的红色蜜胺泡绵分别在光强度3000LUX（如图9所示）条件下放置一周后，观察颜色变化，其中，图9a中左侧为实施例2制备的红色蜜胺泡绵在光照前的照片，图9b中左侧为实施例2制备的红色蜜胺泡绵在光照后的照片；图9a右侧为对比例2传统方法制备的蜜胺泡绵在光照前的照片，图9b中右侧为对比例2传统方法制备的蜜胺泡绵在光照后的照片。经过对比可以看出，在3000LUX光强下，对比例2传统方法制备的蜜胺泡绵轻微掉色，而本发明实施例2制备的蜜胺泡绵基本不掉色。
实施例3
一种彩色蜜胺泡绵的制备方法，包括以下步骤：
（1）橙黄纳米色素粒子的制备：取40g丙烯酸酯乳液与4g活性橙F2R（CAS No.：12220-12-1）在弱碱性条件下搅拌均匀，即得橙黄纳米色素粒子；
（2）橙黄色密胺树脂的制备：将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水、8g氨基硅烷加入三口烧瓶中，调pH到8，升温到95℃，反应3h，加入0.5g步骤（1）中橙黄色纳米色素粒子搅拌均匀，再加入2g双氰胺，保持温度上色1.5h，冷却至室温，即得橙黄色密胺树脂，保存于15℃备用；
（3）橙黄色蜜胺泡绵的制备：将100g步骤（2）得到的橙黄色氨基树脂与5g OP—10、3g草酸、12g石油醚混合，在1000r/min的转速下搅拌均匀，放入发泡炉中，设置微波功率1500W发泡2min，取出后在180℃鼓风烘箱中烘1h，取出即得到浅橙黄色蜜胺泡绵。
对比例3
彩色蜜胺泡绵的传统方法制备，包括以下步骤：
（1）将120g三聚氰胺、100g多聚甲醛、90g水置于三口烧瓶中，调pH到8，升温到90℃，反应1h，待数均分子量达到3000-5000时冷却倒出即得到密胺树脂；
（2）取数均分子量为3000-5000的氨基树脂100g，在其中依次加入10g烷基酚聚氧乙烯醚、2g甲酸、8g石油醚、3g固色剂Y、0.1g色料（橙色水性色浆，昌煜化工产品有限公司生产），混合搅拌均匀，放入微波箱体内功率1.2KW，4min，取出即可得到橙色蜜胺泡绵。
试验例3
耐光照性能：将实施例3制备的橙黄色蜜胺泡绵与对比例3制备的橙黄色蜜胺泡绵分别在光强度3000LUX（如图10所示）条件下放置一周后，观察颜色变化，其中，图10a中左侧为实施例3制备的橙黄色蜜胺泡绵在光照前的照片，图10b中左侧为实施例3制备的橙黄色蜜胺泡绵在光照后的照片；图10a右侧为对比例3传统方法制备的橙黄色蜜胺泡绵在光照前的照片，图10b中右侧为对比例3传统方法制备的橙黄色蜜胺泡绵在光照后的照片。经过对比可以看出，在3000LUX光强下，对比例3传统方法制备的蜜胺泡绵轻微掉色，而本发明实施例3制备的蜜胺泡绵基本不掉色。
上述实施例为本发明实施方式的举例说明，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种彩色蜜胺泡绵，其特征在于，通过如下步骤制备得到：
（1）将三聚氰胺、甲醛、交联剂溶于水中，调pH至8~9，升温到85~95℃，反应1~3h，然后加入纳米色素粒子，并加入固色剂，保持温度85~95℃上色0.5~1.5h，再冷却至室温，得到蜜胺树脂，保存于5~15℃备用；
（2）将步骤（1）得到的蜜胺树脂与发泡液混合，搅拌，然后微波发泡2-3min，即得彩色蜜胺泡绵；
步骤（1）所述交联剂为氨基硅烷、氮丙啶、1，4-丁二醇缩水甘油醚、多聚环氧化合物、京尼平GP、去甲二氢愈创木酸或单宁酸TA；
所述纳米色素粒子是一种通过乳液聚合法将丙烯酸单体与醇类酯化，再共聚而合成的乳液上色后得到的一种粒径均匀、色度鲜艳的色素粒子；
具体的，将丙烯酸酯乳液与C.I.活性蓝4在弱碱性条件下搅拌均匀，得到蓝色纳米色素粒子；将丙烯酸酯乳液与活性艳红X-3B在弱碱性条件下搅拌均匀，得到红色纳米色素粒子；将丙烯酸酯乳液与活性橙F2R在弱碱性条件下搅拌均匀，得到橙黄纳米色素粒子；
步骤（1）所述固色剂为双氰胺或双氰胺甲醛初缩体；
步骤（1）中三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：（2.5~1:3）；纳米色素粒子的加入量为三聚氰胺重量的1‰~3‰；固色剂加入量为三聚氰胺重量的2‰~4‰；交联剂的加入量为三聚氰胺重量的10%~25%。
2.如权利要求1所述的彩色蜜胺泡绵，其特征在于，步骤（2）所述发泡液是由表面活性剂、发泡剂、固化剂组成的；
步骤（2）所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种；
步骤（2）所述发泡剂为二氯甲烷、甲基氯仿、石油醚和偶氮二甲酰胺中的一种或几种；
步骤（2）所述固化剂为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸和草酸中的一种或几种；
步骤（2）中表面活性剂加入量为蜜胺树脂重量的3%~6%；发泡剂的加入量为蜜胺树脂重量的7%~15%；固化剂加入量为蜜胺树脂重量的2%~4%；
步骤（2）中微波功率为0.6~1.5kW。
3.一种制备彩色蜜胺泡绵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将三聚氰胺、甲醛、交联剂溶于水中，调pH至8~9，升温到85~95℃，反应1~3h，然后加入纳米色素粒子，并加入固色剂，保持温度85~95℃上色0.5~1.5h，再冷却至室温，得到蜜胺树脂，保存于5~15℃备用；
（2）将步骤（1）得到的蜜胺树脂与发泡液混合，搅拌，然后微波发泡2-3min，即得彩色蜜胺泡绵；
步骤（1）所述交联剂为氨基硅烷、氮丙啶、1，4-丁二醇缩水甘油醚、多聚环氧化合物、京尼平GP、去甲二氢愈创木酸或单宁酸TA；
所述纳米色素粒子是一种通过乳液聚合法将丙烯酸单体与醇类酯化，再共聚而合成的乳液上色后得到的一种粒径均匀、色度鲜艳的色素粒子；
具体的，将丙烯酸酯乳液与C.I.活性蓝4在弱碱性条件下搅拌均匀，得到蓝色纳米色素粒子；将丙烯酸酯乳液与活性艳红X-3B在弱碱性条件下搅拌均匀，得到红色纳米色素粒子；将丙烯酸酯乳液与活性橙F2R在弱碱性条件下搅拌均匀，得到橙黄纳米色素粒子；
步骤（1）所述固色剂为溶胶-凝胶固色剂、季铵盐高聚物或多胺类缩聚体。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述发泡液是由表面活性剂、发泡剂、固化剂、甲醛捕捉剂、防老剂和热稳定剂中的几种组成的；
所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚和烷基丁二酸酯磺酸钠中的一种或几种；所述发泡剂为二氯甲烷、甲基氯仿、石油醚和偶氮二甲酰胺中的一种或几种；所述固化剂为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸和草酸中的一种或几种。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：（2.5~1:3）；纳米色素粒子的加入量为三聚氰胺重量的1‰~3‰；固色剂加入量为三聚氰胺重量的2‰~4‰；交联剂的加入量为三聚氰胺重量的10%~25%。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（2）中表面活性剂加入量为蜜胺树脂重量的3%~6%；发泡剂的加入量为蜜胺树脂重量的7%~15%；固化剂加入量为蜜胺树脂重量的2%~4%。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）中微波功率为0.6~1.5kW。
8.权利要求1或2所述的彩色蜜胺泡绵在用作室外装饰材料中的应用。
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