Melaminformaldehydová pryskyřice (MFR) je termosetová aminopryskyřice s dobrou tvrdostí, tepelnou stabilitou a průhledností. Ve srovnání s močovinoformaldehydovou pryskyřicí (UF) má pryskyřice MF lepší odolnost proti vodě a povětrnostním vlivům. Proto je široce používán v nátěrech venkovních panelů, dekorativních vrstvách dřevěných podlah a dýhových výrobcích. Avšak nedostatky, jako je vysoká křehkost, snadné praskání a krátká doba skladování melaminformaldehydové pryskyřice omezují její použití. MF pryskyřice se často používá k přípravě impregnovaného papíru s lepicí fólií. Překližka a laťovka potažené impregnovaným lepicím filmovým papírem se souhrnně nazývají ekologické desky. Spotřebitelé je milují pro jejich odolnost proti opotřebení, voděodolnost a různé barvy.
Při změně vlhkosti prostředí je však základní materiál ekologické desky náchylný k bobtnání nebo smršťování, což má za následek nerovnoměrné vnitřní pnutí. Povrchová vrstva MF pryskyřice je křehká a má špatnou pružnost a je náchylná k praskání pod napětím. Zlepšení flexibility pryskyřice MF a zlepšení jejího problému s křehkostí jsou proto klíčem k vyřešení problému praskání pryskyřice a zlepšení kvality jejích dekorativních výrobků. Tento článek především shrnuje pokrok ve výzkumu zpevňovací modifikace MF pryskyřice s cílem poskytnout teoretický návod a technický základ pro řešení problému křehkosti MF pryskyřice.
1. Strukturní charakteristiky MF
MF pryskyřice je polymerní sloučenina s triazinovým kruhem vytvořená kondenzací melaminu a formaldehydu a spojená methylenovými nebo etherovými vazbami. Má stabilní chemické vlastnosti a pevnou strukturu. Tvorba MF pryskyřice je rozdělena do dvou stupňů: prvním stupněm je adiční reakce melaminu a formaldehydu. Za neutrálních nebo alkalických podmínek podléhá melamin hydroxymethylaci za vzniku 9 různých hydroxymethylmelaminů. Druhým stupněm je kondenzační reakce. Melamin reaguje s methylolovaným melaminem nebo methylolovaný melamin podléhá vlastní kondenzaci za vzniku oligomerů spojených methylenovými a etherovými vazbami. V prostředí s hodnotou pH 7 až 8 dominují spoje methylenových můstků; v prostředí s hodnotou pH vyšší než 9 se s větší pravděpodobností vytvoří spojení etherových vazeb.
Po zesíťování a vytvrzení MF pryskyřice lze získat transparentní povlak, který je odolný proti opotřebení, kyselinám a zásadám. I když má vytvrzený povlak vysokou tvrdost, je také křehký. Hlavním důvodem je, že MF pryskyřice obsahuje velké množství triazinových kruhů spojených s methylenovými skupinami. Triazinové kroužky jsou extrémně stabilní za podmínek nárazu a je obtížné je deformovat a absorbovat energii nárazu. Pouze methylenové vazby mohou absorbovat většinu energie, což způsobí, že se methylenové vazby rozbijí a vykazují křehkost. Neúplné vytvrzení pryskyřice MF způsobí praskání pryskyřice. Protože k vytvrzování pryskyřice dochází hlavně mezi hydroxylovými skupinami, některé hydroxylové skupiny, které se nezúčastnily kondenzace, zůstanou v pryskyřici po vytvrzení. Tyto hydroxylové skupiny mají určitou hygroskopičnost. Jak se vlhkost prostředí opakovaně mění, budou volné hydroxylové skupiny podléhat hygroskopickým a desorpčním cyklům a postupně generovat napětí, což způsobí praskliny v pryskyřičném povlaku a vážně ovlivní vzhled a výkon produktu.
Flexibilitu MF pryskyřice lze účinně zlepšit snížením hustoty zesítění MF pryskyřice a prodloužením její flexibilní délky řetězce. Snížení hustoty zesítění však znamená, že tuhá struktura triazinového kruhu v pryskyřici je dispergována. Tuhost povrchu a odolnost proti opotřebení MF pryskyřice budou tudíž ovlivněny v různé míře. Při provádění úpravy kalení je třeba dbát na to, aby byla zachována tvrdost pryskyřice MF a nedošlo ke zničení jejích vynikajících povrchových vlastností. Výběr vhodné modifikační metody pro zlepšení flexibility MF pryskyřice má velký význam pro rozšíření aplikačního rozsahu MF pryskyřice.
2. Metoda zpevnění modifikace MF pryskyřice
Modifikace zpevnění se často používá k optimalizaci pevnosti tuhých zesíťovaných polymerů, aby se zlepšila rázová houževnatost a odolnost proti únavě polymeru, aniž by došlo ke zničení původní tuhosti a rozměrové stability polymeru. Metody modifikace zpevnění vhodné pro MF pryskyřici lze obecně rozdělit do dvou typů, a to vnější modifikace zpevnění a vnitřní modifikace zpevnění. Externí vytvrzovací modifikace se týká přidávání vyztužujících fázových skupin do MF pryskyřice míšením za účelem vytvoření zesíťované struktury s MF pryskyřicí, aby se zabránilo vzájemnému přiblížení triazinových prstenců k dosažení účelu vytvrzení. Běžně používané metody vnějšího zpevnění pryskyřice MF zahrnují:
1) Přidejte nano-SiO2, nanocelulózu a další nanočástice;
2) Použijte flexibilní polymery s dlouhým řetězcem, jako jsou kopolymery polyethylenglykolu, k vytvoření interpenetrujících polymerních sítí (IPNS) v MF pryskyřici;
3) Ke spojení MF pryskyřic používejte vláknité materiály, jako je polyvinylchlorid, abyste zvýšili stabilitu struktury pryskyřice.
Modifikace vnitřního zpevnění mění molekulární strukturu MF pryskyřice tím, že se účastní vytvrzovací reakce MF pryskyřice, prodlužuje pružné spojení mezi triazinovými kroužky a snižuje hustotu zesíťování, aby se dosáhlo zpevňovacího účinku. Mezi způsoby vnitřního zpevnění patří:
1) Zaveďte flexibilní molekuly s dlouhým řetězcem mezi struktury triazinového kruhu MF pryskyřice, aby se rozptýlila tuhá struktura;
2) Použijte silikon k prodloužení pružného spojení mezi pryskyřicemi MF;
3) Blokujte hydroxylovou funkční skupinu MF pryskyřice a snižte hustotu síťování pryskyřice. Mezi běžně používané modifikátory vnitřního tuhnutí patří polyvinylalkohol, polyuretan, kaprolaktam atd.
3. Zvláštní požadavky na MF pryskyřici pro impregnaci
Existuje mnoho způsobů tvrzení MF pryskyřice, ale ne všechny jsou vhodné pro impregnaci MF pryskyřice. Tuhnoucí modifikace impregnační MF pryskyřice se musí přizpůsobit výrobním podmínkám adhezivního filmového papíru, takže má určité speciální požadavky. Při použití MF pryskyřice pro impregnaci bychom měli vzít v úvahu nejen odolnost proti praskání, odolnost proti opotřebení a pružnost po vytvrzení pryskyřice, ale také věnovat pozornost tekutosti, propustnosti a stupni předvytvrzení modifikované pryskyřice před vytvrzením.
Špatná tekutost pryskyřice MF způsobí suché květy na povrchu impregnované papírové dýhy s adhezivní fólií, což způsobí neprůhledné bílé skvrny na povrchu produktu, které tvoří povrchové vady. Špatná propustnost pryskyřice MF způsobí nedostatečnou impregnaci, což má za následek nedostatek lepidla nebo nerovný povrch na povrchu produktu. Anorganické nano-otěruvzdorné materiály mohou zvýšit houževnatost a odolnost proti opotřebení MF pryskyřice, ale zároveň zvýší viskozitu MF pryskyřice a sníží tekutost pryskyřice, čímž ovlivní impregnační výkon MF pryskyřice. Zjistili jsme, že viskozita MF pryskyřice se zvyšuje s nárůstem množství otěruvzdorného plniva nano-SiO2 (HTSi-03). Viskozita modifikovaného systému pryskyřice MF byla 20.9 s (25 °C) a kontaktní úhel mezi pryskyřicí MF a dekorativním papírem se zvýšil z 5° na 30°. Současně se snižuje smáčivost, takže MF pryskyřice nemůže zcela vyplnit mezery v dekoračním papíru a povlak odolný proti opotřebení jej nemůže plně chránit, což má za následek snížení odolnosti proti opotřebení.
Nízký stupeň předběžného vytvrzení MF pryskyřice způsobí vysoké těkání během procesu dýhy, což způsobí, že povrchové vlhké květiny ovlivní vlastnosti povrchu. Polyhydroxyalkoholové modifikátory mohou účinně zvýšit flexibilitu MF pryskyřice, ale určitá hydrofilita polyhydroxylových modifikátorů nevede k vysychání impregnovaného papíru s adhezivní fólií, čímž se snižuje stupeň předběžného vytvrzení MF pryskyřice. To způsobuje problémy, jako je absorpce vlhkosti a adheze impregnovaného papíru s lepicí fólií a potíže s přístupem. Impregnovaný papír s lepicí fólií s nízkým stupněm předběžného vytvrzení současně vypustí velké množství vody během procesu lisování za horka, což způsobí problémy, jako je objemové smrštění vrstvy lepidla a praskání vrstvy pryskyřice, což ovlivňuje výkon produktu.
S ohledem na aktuální výrobní problémy by tedy ztužující činidlo MF pryskyřice používané pro impregnaci mělo používat modifikátor s nízkou molekulovou hmotností, nízkým obsahem hydroxylů a vysokou reaktivitou, aby se minimalizoval dopad modifikátoru na tekutost a stupeň předvytvrzení MF pryskyřice. Současně se vyžaduje, aby se tužidlo přizpůsobilo podmínkám vytvrzování MF pryskyřice použité pro impregnaci a stále si zachovalo modifikační účinek po vytvrzení lisováním za tepla.
Úprava MF pryskyřice pro impregnaci musí brát v úvahu mnoho faktorů současně. Ideální modifikátor zvýší flexibilitu MF pryskyřice bez negativního ovlivnění odolnosti povrchu proti opotřebení, tekutosti nebo procesu předtvrzování. Proto se doporučuje, aby budoucí výzkum modifikace MF pryskyřice byl prováděn z následujících tří hledisek.
1) Na základě struktury pryskyřice MF lze problém křehkosti pryskyřice MF vyřešit úpravou hustoty zesítění pryskyřice MF.
2) Kombinace různých zpevňovacích mechanismů, zavedení flexibilní řetězové struktury s multifunkčními skupinami do MF pryskyřice a zvýšení flexibility MF pryskyřice prostřednictvím synergie fyzikální kombinace a chemické reakce.
3) Z hlediska zjednodušení výrobního procesu a úspory nákladů volit vysoce reaktivní modifikátory vhodné pro průmyslovou výrobu.
Pro více informací o modifikované melaminformaldehydové pryskyřici SINOYQX nás prosím kontaktujte e-mailem: [email protected] nebo nám zavolejte na číslo: +86-28-8411-1861.
Některé obrázky a texty jsou reprodukovány z internetu a autorská práva náleží původnímu autorovi. Pokud dojde k nějakému porušení, kontaktujte nás, abychom je odstranili.