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氨基树脂交联剂在涂料中的应用原理

返回列表 作者: 浏览:50 发布日期:2021-05-31

氨基树脂(三聚氰胺-室内甲醛、苯代三聚氰胺室内甲醛和尿素溶液室内甲醛(尿醛)树脂)在热固性塑料建筑涂料中的关键功效是,将关键的破乳原材料分子结构,根据化学变化化学交联成一个三维(立体式)多孔结构。这类多孔结构是根据氨基树脂分子结构与破乳原材料分子结构上的官能团异构的反映,并和别的氨基树脂分子结构另外发生加聚反应而获得的。氨基树脂非常容易与含有伯甲基和仲甲基、羧基、酰胺基的高聚物发生反映,因而氨基树脂一般用以以亚克力、聚脂、醇酸、或环氧树脂树脂为基本的漆料管理体系。


氨基树脂交联剂在涂料中的应用原理


氨基树脂也用以聚氨酯材料管理体系中,做为涂料添加剂改善建筑涂料一些主要用途的综合型能。
氨基树脂的基本原理:
氨基树脂在喷漆中的必要性,要远远地超出了它在建筑涂料中所占有的占比。掌握怎样运用氨基树脂的有机化学特点设计制作涂料配方已看起来日益关键。比如,涂料配方设计师针对涂层的一些特性不可以令人满意,能够根据下列几类方式调节:
1、 破乳树脂自身的改善或重新选择;
2、 氨基树脂的挑选(甲醚化或丁醚化,及其醚化水平的挑选等);
3、 破乳树脂与氨基树脂的配搭占比。
4、 金属催化剂的挑选(加与不用,或是多少。
之上4条除第1条外都和氨基树脂相关,而氨基树脂的特性在于本身的官能团异构以及特异性,因而掌握氨基树脂的构造很重要。可是在掌握氨基树脂以前,最先要对与氨基树脂配搭的行为主体树脂有一个基本的掌握。
前边提及氨基树脂主要是与醇酸树脂、亚克力树脂、聚脂树脂、环氧树脂树脂配搭应用。醇酸树脂主要是由聚醚多元醇与多元酸树脂历经酯化反应生成,生成全过程中一般醛类都是会适度过多;也会出现一部分多元酸的羧基沒有反映彻底,因而最后转化成的醇酸树脂都是会带有一定量的羧基和羟基。羧基和羟基的是多少一般用酸值和羟值来定性分析。酸值就是指1g固态树脂用KOH滴定管中合所必须KOH的mg数。羟值就是指1g固态树脂含有的OH转换成羧基用KOH彻底滴定管中合所必须KOH的mg数。一样的,聚脂树脂、亚克力树脂、氨基树脂也带有一定的羧基和羟基。仅仅生成树脂常用的原材料不一样,如亚克力树脂中的羧基来源于亚克力,甲基来源于甲基亚克力,氨基树脂带有的羧基和羟基的量都不同样。酸值、甲基值、黏度全是树脂的关键指标值,立即危害到树脂的特性。
返回氨基树脂的主题风格,最先看一下氨基树脂的构造:

图一是一个一部分烷基化的氨基树脂,在其中带有烷氧基、亚氨基、羟甲基。假如把碳、氮原子间构成的六元环当做框架得话,由之衍化出去的分架或支系能够品牌形象的说成是三头六臂。氨基树脂特性上的千姿百态,恰好是这六个“膀子”的不一样及他们中间的错综复杂排列与组合而产生的。
图二表明的一个极为对称性的HMMM构造即全甲醚化的氨基树脂,上边的官能团异构仅有一种:叔丁基,它是理性化的。因为醚化度在具体生产制造中不太可能做到1:6(最大),因而所讲的全甲醚化的氨基树脂总是会有一点亚氨基、羟甲基的存有。
下边从氨基树脂的基本原理下手掌握它的特性:
生成树脂的第一步是使三聚氰胺在金属催化剂的存有下与室内甲醛反映产生多羟甲基三聚氰胺。三嗪环上的全部特异性氢原子都能够转换为羟甲基,但事实上是两个到6个克分子的室内甲醛反映到三嗪环上,这些剩余未反映的特异性氢原子则用亚氨基来表明。大家将在之后见到,这种官能团在干固反映全过程中根据自加聚反应具有关键功效。
多羟甲基三聚氰胺很不稳定,在基本建筑涂料有机溶剂中仅有比较有限的溶解性。氨基树脂在建筑涂料中主要是起化学交联干固功效,为了更好地生产制造一个合适建筑涂料用的偶联剂,一般必须将羟甲基与一个挎包的醇发生醚化反映,以减少它的反映特异性,并改进其与基本破乳原材料和脂环族有机溶剂的相容性。挎包醇一般应用乙醇和丁醇,操纵乙醇或丁醇的添加量以及他标准,可获得具备不一样醚化度的氨基树脂。
仅有与室内甲醛反映了的位置(羟甲基)才可以以醇封端,未反映的氢原子(亚氨基)不和挎包醇反映。此外,这一反映表明出全部六个羟甲基都和醇反映转化成六烷氧基羟基三聚氰胺,事实上能够操纵一个到6个羟甲基与醇发生反映。因而就拥有这般不一样类型的氨基树脂。
氨基树脂的自汇聚:
氨基树脂的含量由三嗪环上的官能团异构(亚氨基、羟甲基、烷氧基羟基)和三聚氰胺分子结构间的自缩聚反应或铁路桥水平所决策。在最后运用上,铁路桥汇聚水平所危害的氨基树脂含量对涂层的特性危害非常大。
氨基树脂的自加聚反应能够根据下边的方式发生:

在其中左边标志的反映转化成亚甲基桥,右边反映转化成亚甲基醚桥。氨基树脂的铁路桥水平一般是用玻璃化温度(DP)来表明:DP=含量/每一个三嗪环的净重。初期生产制造的氨基树脂基本上全是自汇聚型的,DP>3.0。 伴随着技术性发展促使氨基树脂制成品中自缩聚反应减为至少变成很有可能。现阶段商业化的三聚氰氨树脂中有低至DP=1.1的。
氨基树脂含量的关键危害在建筑涂料黏度上能够反映出去。DP>2.0的三聚氰胺树脂一定要用有机溶剂烯释到50%—80%固态份,方可以做到能够运用的黏度。单个型的DP在1.1~1.5中间的三聚氰胺树脂一般能以100%合理固态形状供货,附加有机溶剂对进行的建筑涂料的VOC的危害是非常大的。氨基树脂的含量也危害到建筑涂料干固反映和涂层特性。一个应用高DP的氨基树脂的建筑涂料管理体系,可能比一个应用一样构造、但DP较低的氨基树脂的建筑涂料管理体系必须较短的時间做到特定的交联密度,因而带有高DP偶联剂的建筑涂料只必须较少的金属催化剂或较差的酸金属催化剂就能做到同一干固情况。含量对涂层性的危害关键是在柔韧度范畴上。以高DP氨基树脂干固的涂层,带有较高百分数的羟基-羟基键和较少的羟基-油漆键。这类种类的交联网络构造,产生一个具备优良的强度的建筑涂料,但可能是延性的。有时候可以根据挑选一个更柔韧性的油漆树脂来赔偿。可是一般规定高柔韧度涂层的主要用途必须单个型的氨基树脂。
含羧基官能团的聚脂很有可能与三聚氰胺-室内甲醛反映造成有效的热固表层建筑涂料,其工艺性能范畴普遍。
很多丁醚化三聚氰胺-室内甲醛树脂具备利益,最先原始玻璃化温度(含量)不一样,及其烷氧基与无羟甲基团及无羟基氢的占比不一样。这种差别将危害液态黏度、三聚氰胺同聚脂的搭配性及其磁漆的干固速率。传统式的三聚氰胺树酯由于以与侧甲基团发生反映的方法,那麼其关键与聚脂分子结构造成化学交联。因为化学交联反映是酸催化的,干固溫度在120℃至150℃时,一般聚脂树脂在强碱中会危害化学交联反映,殊不知,一些聚脂在极弱酸性中,必须多加酸催化来让磁漆管理体系干固。

存有以下状况:除开三聚氰胺-聚脂的化学交联反映外,丁醚化三聚氰胺-室内甲醛树脂还开展自加聚反应。换句话说,氨基树脂发生自化学交联产生三聚氰胺多孔结构。此反映与三聚氰胺-聚脂反映另外发生且为市场竞争反映。反映发生的缘故是因为丁醚化三聚氰胺-室内甲醛树脂除开含丁氧官能团外,还带有随意烃羟基团及亚氨基的氢,全部这种成份均能互相反映。氨基树脂一旦发生自化学交联,将丧失一些作用。
尽管自化学交联常使建筑涂料具备更高的强度及耐酸类,但延展性损害非常大。为了更好地使聚脂喷漆得到充足延展性。
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六甲氧羟基三聚氰胺(HMMM),是一种彻底羟甲基化及彻底甲基化的单个氨基树脂。与丁醚化三聚氰胺-室内甲醛相近,它与聚脂树脂的甲基官能团在加温的情况下发生化学交联反映转化成不变软的固态。从实质而言,无酸金属催化剂功效时,即便時间拉长或溫度上升,也不会发生HMMM的自化学交联。殊不知,散称的HMMM 在150℃并有强碱金属催化剂存有时,可能发生自化学交联反映。反过来地,乃至在沒有强碱存有时,传统式的丁醚化三聚氰胺和尿素溶液树脂伴随着溫度的上升,将发生明显的自化学交联反映。
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氨基树脂的干固反映:
因为氨基树脂是用于将关键破乳原材料分子结构化学交联成一个多孔结构,因而让人很感兴趣的是氨基树脂与油漆树脂的共加聚反应,典型性事例是油漆树脂上的甲基和氨基树脂上烷氧基羟基的醚(互换)化反映:如下图所显示。
图四:
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从图中中,能够想像一下,在神秘的宇宙里三聚氰胺分子结构(图上用M标志)是怎样与来源于不一样破乳高分子材料上的甲基拉起來的,进而益航一个三维立体网络架构,这一网络架构决策了漆层的特性。
在热和酸金属催化剂(一般干固标准)存有的标准下,化学交联反映迅速地发生,联接了油漆上全部能用的甲基。事实上当高聚物网络架构产生时,生成物的流通性在降低,有一些甲基剩余未反映掉。一般在建筑涂料中存有比理想化配制过多的氨基树脂时,剩余的烷氧基能够参与别的反映或留到涂层中不反映。在前面提及氨基树脂非常容易自化学交联互相反映,結果是在生产制造中含量提升了。这种反映也发生于涂层干固时。那样与其说是氨基树脂一定水平的自化学交联是一个消极态度,倒不如说是得到优良使用性能的、密切高聚物孕妈所不可或缺的要素。氨基树脂全部的三种官能团异构都参加自化学交联反映,在以强酸催化的、充足烷基化的三聚氰胺树脂建筑涂料中,有直接证据表明这种反映发生于与建筑涂料树脂醚互换以后。在沒有另加金属催化剂或弱酸性金属催化剂时,选用高亚氨基/或羟甲基聚合度的三聚氰胺树脂管理体系中,这种自化学交联反映发生到高些的水平。这二种状况下,略微的自聚反映对优良的网络架构的产生是重要的。
在氨基树脂化学交联的涂层干固时,发生的其他反映是脱室内甲醛反映和水解反应。脱室内甲醛反映在一般干固溫度下就非常容易发生,这基本上是导致氨基树脂干固时释放出来室内甲醛的唯一缘故,此外的室内甲醛是分散的室内甲醛。
氨基树脂化学交联破乳干固时都可能发生一些水解反应,在其中有一些烷氧基羟基转换为羟甲基,高亚氨基或羟甲基成分的三聚氰胺树脂的水解反应能被碱所催化反应,乃至在室内温度下也可以迟缓发生水解反应,那样氨基树脂更非常容易自化学交联,并发生建筑涂料在存储时黏度升高的状况。为了更好地防止这一状况的发生,能够在水性漆中选用耐碱性水解反应的、充足甲醚化的三聚氰胺树脂或助有机溶剂。充足烷基化的三聚氰胺树脂在水溶性系统软件中耐碱性催化反应的水解反应。充足烷基化和一部分烷基化的三聚氰胺树脂在水溶性系统软件中不耐酸性催化反应的水解反应,因而务必应用封闭型的酸金属催化剂在水溶性系统软件中。
氨基树脂中的关键官能团异构特异性次序(反映性)以下,在干固全过程中的关键反映如同图五所显示:
>NH(亚氨基)>>N-CH2OH(羟甲基)>>NCH2OCH3(叔丁基)>>NCH2OC4H9(烷氧基)
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