CN1970624A - 一种新型热固性塑料 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型热固性塑料。以氨基树脂和不饱和聚酯树脂二者混合，在引发剂过氧化物、促进剂钴类金属化合物的作用下，室温或加热固化成的新型热固性塑料，此塑料较单一的不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂或脲醛树脂具有更好的综合性能，可室温固化、难燃、坚固耐磨、具有抗老化、防水、耐化学腐蚀性能、价格低，可代替不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂或脲醛树脂使用，综合性能好，可制作玻璃钢、人造板材、建筑构件、家具、工艺制品等，具有广泛用途。

Description

一种新型热固性塑料

技术领域：

本发明属建筑、材料领域，是一种新型热固性塑料。

背景技术：

氨基树脂是热固性树脂中比较重要的一大类，氨基树脂包括了三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂。

三聚氰胺甲醛树脂是一种透明水溶性热固性树脂，无毒、防火、耐水、坚硬耐磨、固化后没有颜色、制造简易、并有较好的耐候性，但性脆，要快速固化必需在135℃左右下加压固化，现仅作为人造板表面装饰纸浸渍液，在人造板工业中广泛应用。

脲醛树脂是一种乳白色水溶性热固性树脂，低毒、具有自熄性、坚硬耐磨、固化后没有颜色、制造简易、价格低廉、并有较好的耐热性、粘结强度比动植物粘胶剂好，但耐水性差，室温固化需要冷压较长时间，为保证粘结质量，通常需要在加入固化剂的条件下热压固化。

不饱和聚脂树脂是一种透明的溶剂型性热固性树脂，也是热固性树脂中比较重要的一大类，能在室温下快速固化、操作简易、固化时无挥发副产物，几乎可达到100％固化，固化因放热使温度上升，强度好，但收缩率大、易燃，硬度和耐磨性差，耐热性差，是普通玻璃钢及人造石材的主要粘胶剂。

发明内容：

本发明的新型塑料，是一种高分子合金，其特征是：以氨基树脂与不饱和聚脂树脂混合或混合后加入交联剂碳酸钙等，并加入不饱和聚脂树脂通常使用的引发剂，如过氧化甲乙酮，过氧化环乙酮等；促进剂如环烷酸钴、萘酸钴等从而成为一种室温或加热固化的新型热固性塑料。

本发明材料的生产工艺简单易行，但由于三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂的性质有所不同，与不饱和聚脂树脂的混合固化方法也有所不同。

1.三聚氰胺甲醛树脂与不饱和聚脂树脂的混合固化工艺是：

A.将三聚氰胺甲醛树脂与不饱和聚脂树脂混容，虽然二者是水溶型和溶剂型，但二者易于混容，而勿需加入乳化剂，混合物为乳白色。混合比例有较大的宽容度，一般可根据环境温度条件，固化所需时间及产品所需性能进行调整，如果考虑价格因素可以是2∶1。三聚氰胺甲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合后，有一定的适用期，适用期为10小时左右，超过适用期，混合液会缓慢增稠，最后硬固。只要不加入固化剂，增稠过程是缓慢的，不饱和聚脂树脂以裱糊或缠绕的方法制作玻璃钢产品，为防止流挂，往往需要加入增稠剂，而本发明的材料只要掌握好增稠期，便可利用增稠到所需稠度，再加入固化剂进行裱糊或缠绕，就不会流挂，不需要再加入增稠剂，从而降低成本。

B.加入固化剂，如过氧化甲乙酮；促进剂如萘酸钴等，然后充分搅拌均匀。过氧化甲乙酮使用量一般是不饱和聚脂树脂用量的8％，萘酸钴为4％，此比例可根据环境温度，固化时间及固化方法的需要而适当调整。

C.混合料配好后，可按需要采用浇注、裱糊、缠绕、模压等不饱和聚脂树脂通常采用的制作方法制作产品。

D.本材料可采用室温固化，也可采用130℃以下加热固化，加热固化的温度有较大的宽容度，可根据需要进行调整，在常压下制出的产品为乳白色，材料结构微泡沫体。

本发明的原理是：从三聚氰胺自身结构看，它具有一个环状结构，具有六个活性基团，有较大的化学活性。三聚氰胺甲醛树脂承袭了这种较大的化学活性，能与不饱和聚脂交联，形成三维网状结构。三聚氰胺甲醛树脂单独使用时，在不加入固化剂的条件下需在130℃左右温度下固化，而在酸性条件下可降低固化温度甚至在室温下固化。不饱和聚脂树脂含有酸值(50mg/g)左右，为氨基树脂营造了酸性环境，降低了固化所需温度。三聚氰胺甲醛树脂与不饱和聚脂树脂的混合物在过氧化物及钴金属化合物的作用下，固化反应产生热量，促进了混合物固化速度，使其可在室温条件下快速固化，并形成微泡沫体结构。

三聚氰胺无色、无味、无毒，可任意作色，耐化学腐蚀，具有较好的耐热性能及防潮性，氨基树脂分子结构中有大量的氮，燃烧时溢出，所以具有自熄灭性。三聚氰胺甲醛树脂无毒，在室温使用时继承了自熄灭性、耐热性、耐水性，耐化学腐蚀性及坚硬耐磨等优良特性。

三聚氰胺甲醛树脂及不饱和聚脂树脂具有极性，脆性大，但三聚氰胺甲醛树脂加入不饱和聚脂树脂后，极性分子相互渗合，同类分子拉开了距离，减弱了极性，从而降低了脆性。

2.脲醛树脂与不饱和聚脂树脂的混合固化工艺是：

A.将脲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合，混合后的脲醛树脂和不饱和聚脂树脂显现出水溶型和油溶型不易混容的特性，但加入引发剂，如过氧化甲乙酮，过氧化环乙酮等；促进剂如环烷酸钴、萘酸钴等后，通过搅拌二种树脂即可相容。混合比例有较大的宽容度，一般可根据环境温度条件，固化所需时间及产品所需性能进行调整，如果考虑价格因素可以是2∶1。脲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合后适用期较长，因两者混合后不易固化。

B.加入固化剂，如过氧化甲乙酮；促进剂如萘酸钴等，然后充分搅拌均匀。过氧化甲乙酮使用量一般是不饱和聚脂树脂用量的8％，萘酸钴为4％，此比例可根据环境温度，固化时间及固化方法的需要而适当调整。加入固化剂后也有一定的适用期，三天之内不会固化，而只会缓慢增稠，可根据需要稠度选择使用时间。

C.如需快速固化，可加入碳酸钙，加入量有较大宽容度，可根据环境温度，固化时间及固化方法的需要而适当调整。

碳酸钙对脲醛树脂和不饱和聚脂树脂的混合物有交联作用。碳酸钙最经济的选择是使用双飞粉、仿瓷粉和轻质碳酸钙，因为这些材料在建筑涂料和塑料工业中大量使用，价格低廉，原料容易获得。

滑石粉对脲醛树脂和不饱和聚脂树脂的混合物也有交联作用。使用滑石粉，固化时会分泌出部分胶水，固化后结构疏松，质量相对较轻。

D.混合料配好后，可按需要采用浇注、裱糊、缠绕、模压等不饱和聚脂树脂通常采用的制作方法制作产品。

E.如果要获得发泡材料，可在上述材料中加入氢氧化钙。最经济的选择是采用熟石灰粉。氢氧化钙会使上述材料延缓固化。具体加入量可根据发泡量及固化时间的需要自行调整。也可加入其它发泡剂或泡沫稳定剂。

F.脲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合可采取室温固化，也可采取100℃以上热压固化。

3.本发明也可采用三聚氰胺甲醛树脂与脲醛树脂结合，再与不饱和聚脂树脂混合的工艺：

A.三聚氰胺甲醛树脂与脲醛树脂结合的方法有两种：一是在配置脲醛树脂的过程中加入三聚氰胺；二是脲醛树脂与三聚氰胺甲醛树脂混合，混合量可根据需要，自行调整。

B.加入引发剂，如过氧化甲乙酮，过氧化环乙酮等；促进剂如环烷酸钴、萘酸钴等，加入方法与上述1、2相同。加入后，混合物快速凝胶，然后长时间保持凝胶态，而难于达到玻璃态，如需硬固，可采用二种办法：

a.室温法：加入碳酸钙，加入量有较大宽容度，可根据环境温度，固化时间及固化方法的需要而适当调整。

b.热压法：可采取135℃以下温度热压固化。

C.混合料配好后，可按需要采用浇注、裱糊、缠绕、模压等不饱和聚脂树脂通常采用的制作方法制作产品。

本发明的新型塑料，由于产品成型后含有水分需要干燥。可以自然干燥，也可以加热干燥。最好采取加热干燥，因为加热干燥快速，可使之固化完全，增加其强度。

本发明的材料性能是：加工简易、强度好、难以燃烧，具有自熄灭性、坚硬耐磨、耐水、具有较好的耐候性、耐化学腐蚀性、价格低廉、在室温或加热下可快速固化。三聚氰胺甲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合形成的材料硬度、耐磨性、防火性、耐候性更好，质量更轻；脲醛树脂与不饱和聚脂树脂混合形成的材料价格更低廉；脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及不饱和聚脂树脂混合形成的材料性能介于上述两种材料之间。

本发明的新型热固性塑料具有广泛的用途：

可代替不饱和聚脂树脂使用。不饱和聚脂树脂由于可在室温下快速固化所以操作简易，节能。在溶剂型热固性树脂中价格相对较低，所以是玻璃钢的主要原料，占玻璃钢行业使用树脂的75％，但不饱和聚脂树脂固化前粘度高、易燃、耐热性差、易开裂及翘曲变形、耐磨性差。而本发明的塑料保持了不饱和聚脂树脂可以室温快速固化、强度高的特点，又改善了不饱和聚脂树脂的上述不足，价格更低，比不饱和聚脂树脂低三分之一至二分之一。

不饱和聚脂树脂在生产过程中由于固化放热峰值高，有机溶剂释放造成空气污染大，本发明材料固化时发热低，加上氨基树脂的作用，气味较小。

可以代替脲醛树脂作为人造板材的粘胶剂。脲醛树脂粘结强度比动植物胶好，配制简单、固化后没有颜色、价格低廉、所以是全球制板业使用量最大的氨基树脂，但脲醛树脂耐水性差，为保证粘结质量，通常需要在加入固化剂的条件下热压固化，室温固化需要压较长时间，固化时会放出刺鼻的甲醛臭味。为增强脲醛树脂人造板材的耐水性和强度，通常在脲醛树脂中加入苯酚进行改性，苯酚改性脲醛树脂必须在150℃左右温度下热压才能固化。本发明材料价格稍高于脲醛树脂，但粘结强度比脲醛树脂高的多，生产的板材有较高的强度，可在室温下快速成型板材，而且有效的改善了耐水性，产品在使用过程中不易因吸湿水解而释放甲醛，由于不饱和聚脂树脂的作用，生产固化过程中甲醛释放也少得多，有利于环保。

三聚氰胺甲醛树脂浸渍纸热压工艺是目前人造板饰面的普遍采用的工艺，具有较好的发展前景，但需要在135℃左右的温度下热压完成。而本发明材料可在室温低压下获得人造板所需的饰面效果及质量。

无论是制板还是饰面，减少了加热的工艺，意味着简化了生产工艺，减少了设备投资，同时也降低了能耗，降低了成本。

本发明的材料可以加入有机或无机纤维材料，加入有机或无机轻质材料，室温条件下利用模具生产建筑雕花构件、门窗、墙体、地板、装饰材料构件、家具、卫生洁具、汽车配件及包装材料等。

三聚氰胺甲醛树脂和不饱和聚脂树脂材料为白色，在萘酸钴量多的作用下可形成淡淡的绿色，较美观。

在本材料中也可加入石墨、金属或发光材料等，使之成为可以导电、发热、发光等的功能性材料。也可以加入其它填料以达到增强或降低成本的目的。

具体实施方法1：一个浴盆

准备一套浴盆模具，刷子一把，三聚氰胺甲醛树脂3kg；不饱和聚脂树脂2kg；过氧化甲乙酮300g；萘酸钴150g；氧化铁红30g；玻纤表面毡适量；玻纤增强毡适量；中碱玻纤粗、细布适量。

操作：

1.浴盆模具上涂上脱模剂。

2.将500g三聚氰胺甲醛树脂与500g不饱和聚脂树脂混合，充分搅拌均匀。

3.加入15g氧化铁红，搅拌均匀。

4.加入40g引发剂过氧化甲乙酮，搅拌均匀后再加入20g萘酸钴。

5.加入引发剂和促进剂搅拌后，混合料会逐渐增稠，到达所需稠度后——即不会流挂时，迅速将混合料均匀涂扫于模具表面。

6.将适量表面毡铺于涂好的物料层上。

7.按上述步骤2.3.4配方配制1000g混合料，用刷子涂于表面毡上使其浸透。

8.在浸透的表面毡上铺上适量增强毡。

9.取三聚氰胺甲醛树脂1000kg；不饱和聚脂树脂500g；过氧化甲乙酮100g；萘酸钴50g；搅拌均匀，刷在增强毡上，使之浸透。

10.将剩下的混合料分两次调配，将两层粗玻纤布裱糊于增强毡背后，使之浸透，均匀平滑。

11.将另一半模具套上，以器具压紧。

12.室温下40分钟左右材料固化到取模强度，取模。

13.修边后放置48小时，使之充分固化。

14.在60℃～80℃条件下烘干，即为表面光滑，粉红色的浴盆成品。成品牢固耐磨，耐热水，不易老化变形。

具体实施方法2：一条雕花桌脚

准备一条雕花桌脚模具，脲醛树脂2.1kg；不饱和聚脂树脂1.4kg；轻质碳酸钙1000g、刨木屑400g、过氧化甲乙酮120g；萘酸钴60g。

操作：

1.模具涂好脱模剂。

2.将400g脲醛树脂与400g不饱和聚脂树脂混合，充分搅拌均匀。

3.加入过氧化甲乙酮32g，搅拌均匀后再加入萘酸钴16g充分搅拌均匀。

4.加入300g轻质碳酸钙，将其调成浆状，刷于模具内面，注意消泡，作为桌脚表面层。

5.用剩余树脂，固化剂，碳酸钙混合后，加入木屑充分搅拌均匀，作为芯料。

6.数分钟后，待表面涂层凝胶，将上述5的混合料填充于模具内，注意雕花部分尽量填实。

7.施压，室温下40分钟左右即可成型取模。

8.放置48小时，使之充分固化定型。

9.在100℃条件下烘干，修饰后即为成品。

Claims (6)

1.一种新型热固性塑料，其特征是：以氨基树脂与不饱和聚脂树脂混合，在不饱和聚脂树脂通常使用的引发剂、促进剂和偶联剂的作用下，室温或加热固化而成。

2.在权利要求1所述的一种新型热固性塑料其特征在于，为室温快速固化，可加入碳酸钙或滑石粉。

3.在权利要求1、2所述的一种新型热固性塑料其特征在于，可加入氢氧化钙等发泡剂和泡沫稳定剂，使之成为泡沫材料。

4.在权利要求1、2、3所述的一种新型热固性塑料其特征在于可加入有机或无机纤维。

5.在权利要求1、2所述的一种新型热固性塑料其特征在于可加入有机或无机轻质材料。

6.在权利要求1、2、3所述的一种新型热固性塑料其特征在于中可加入其它有机或无机填料，如在本材料中加入石墨、金属或发光材料等，使之成为可以导电、发热、发光等的功能性材料。也可以加入其它填料以达到增强或降低成本的目的。