Melamin-formaldehidna smola (MFR) je termoreaktivna amino smola z dobro trdoto, toplotno stabilnostjo in prosojnostjo. V primerjavi z urea-formaldehidno smolo (UF) ima MF smola boljšo vodoodpornost in odpornost na vremenske vplive. Zato se pogosto uporablja v premazih za zunanje plošče, dekorativnih slojih za lesena tla in furnirjih. Vendar pa pomanjkljivosti, kot so visoka krhkost, enostavno razpokanje in kratek čas skladiščenja melamin-formaldehidne smole, omejujejo njeno uporabo. MF smola se pogosto uporablja za pripravo impregnirane lepilne folije. Vezane plošče in iverne plošče, prevlečene z impregnirano lepilno folijo, se skupaj imenujejo ekološke plošče. Potrošniki jih cenijo zaradi svoje odpornosti proti obrabi, vodoodpornosti in različnih barv.
Ko pa se vlažnost okolja spremeni, je osnovni material ekološke plošče nagnjen k nabrekanju ali krčenju, kar povzroči neenakomerno notranjo napetost. Površinska plast MF smole je krhka in ima slabo prožnost ter je nagnjena k razpokanju pod obremenitvijo. Zato sta izboljšanje prožnosti MF smole in zmanjšanje njene krhkosti ključ do rešitve problema razpokanja smole in izboljšanja kakovosti njenih dekorativnih izdelkov. Ta članek v glavnem povzema napredek raziskav na področju modifikacije MF smole za utrjevanje, z namenom zagotavljanja teoretičnih smernic in tehnične podlage za reševanje problema krhkosti MF smole.
1. Strukturne značilnosti MF
MF smola je polimerna spojina s triazinskim obročem, ki nastane s kondenzacijo melamina in formaldehida ter sta povezana z metilenskimi ali eterskimi vezmi. Ima stabilne kemijske lastnosti in togo strukturo. Nastanek MF smole je razdeljen na dve stopnji: prva stopnja je adicijska reakcija melamina in formaldehida. V nevtralnih ali alkalnih pogojih melamin podvrže hidroksimetilaciji, pri čemer nastane 9 različnih hidroksimetilmelaminov. Druga stopnja je kondenzacijska reakcija. Melamin reagira z metiliranim melaminom ali pa se metilirani melamin samokondenzira, pri čemer nastanejo oligomeri, povezani z metilenskimi in eterskimi vezmi. V okolju s pH vrednostjo od 7 do 8 prevladujejo metilenske mostičke; v okolju s pH vrednostjo nad 9 pa je večja verjetnost nastanka eterskih vezi.
Po zamreženju in utrjevanju MF smole lahko dobimo prozoren premaz, ki je odporen proti obrabi, kislinam in bazam. Čeprav ima utrjen premaz visoko trdoto, je tudi krhek. Glavni razlog je, da MF smola vsebuje veliko število triazinskih obročev, povezanih z metilenskimi skupinami. Triazinski obroči so izjemno stabilni v udarnih pogojih in se težko deformirajo ter absorbirajo energijo udarca. Večino energije lahko absorbirajo le metilenske vezi, zaradi česar se metilenske vezi pretrgane in postanejo krhke. Nepopolno utrjevanje MF smole povzroči razpokanje smole. Ker se utrjevanje smole dogaja predvsem med hidroksilnimi skupinami, bodo nekatere hidroksilne skupine, ki niso sodelovale pri kondenzaciji, ostale v smoli po utrjevanju. Te hidroksilne skupine imajo določeno higroskopičnost. Ko se vlažnost okolja večkrat spremeni, bodo proste hidroksilne skupine podvržene higroskopskim in desorpcijskim ciklom ter postopoma ustvarjale napetosti, kar bo povzročilo razpoke v premazu smole in resno vplivalo na videz in delovanje izdelka.
Fleksibilnost smole MF je mogoče učinkovito izboljšati z zmanjšanjem gostote zamreženja smole MF in podaljšanjem dolžine njene fleksibilne verige. Vendar pa zmanjšanje gostote zamreženja pomeni, da se toga struktura triazinskega obroča v smoli razprši. Zato bosta površinska togost in odpornost proti obrabi smole MF v različni meri prizadeti. Pri izvajanju modifikacije utrjevanja je treba paziti, da se ohrani trdota smole MF in da se ne uničijo njene odlične površinske lastnosti. Izbira ustrezne metode modifikacije za izboljšanje fleksibilnosti smole MF je zelo pomembna za razširitev področja uporabe smole MF.
2. Metoda modifikacije kaljenja MF smole
Modifikacija kaljenja se pogosto uporablja za optimizacijo trdnosti togih zamreženih polimerov, da se izboljša udarna odpornost in odpornost proti utrujenosti polimera, ne da bi se pri tem uničila prvotna togost in dimenzijska stabilnost polimera. Metode modifikacije kaljenja, primerne za MF smolo, lahko na splošno razdelimo na dve vrsti, in sicer na zunanjo modifikacijo kaljenja in notranjo modifikacijo kaljenja. Zunanja modifikacija kaljenja se nanaša na dodajanje ojačitvenih faznih skupin MF smoli z mešanjem, da se tvori zamrežena struktura z MF smolo, ki preprečuje, da bi se triazinski obroči približevali drug drugemu in dosegli namen kaljenja. Pogosto uporabljene metode zunanjega kaljenja za MF smolo vključujejo:
1) Dodajte nano-SiO2, nano-celulozo in druge nanodelce;
2) Uporabite fleksibilne dolgoverižne polimere, kot so kopolimeri polietilen glikola, za tvorbo medsebojno prežemajočih se polimernih mrež (IPNS) v MF smoli;
3) Za povezovanje MF smol uporabite vlaknaste materiale, kot je polivinilklorid, da povečate stabilnost strukture smole.
Modifikacija z notranjim kaljenjem spremeni molekularno strukturo MF smole tako, da sodeluje v reakciji strjevanja MF smole, podaljša fleksibilno povezavo med triazinskimi obroči in zmanjša gostoto zamreženja, da doseže učinek kaljenja. Metode notranjega kaljenja vključujejo:
1) Med triazinske obročne strukture MF smole vnesite fleksibilne molekule z dolgo verigo, da razpršite togo strukturo;
2) Za podaljšanje fleksibilne povezave med MF smolami uporabite silikon;
3) Blokirajte hidroksilno funkcionalno skupino MF smole in zmanjšajte gostoto zamreženja smole. Pogosto uporabljeni modifikatorji notranjega utrjevanja vključujejo polivinil alkohol, poliuretan, kaprolaktam itd.
3. Posebne zahteve za MF smolo za impregnacijo
Obstaja veliko metod utrjevanja MF smole, vendar niso vse primerne za impregnacijo MF smole. Modifikacija utrjevanja impregnacijske MF smole se mora prilagoditi proizvodnim pogojem lepilnega filma papirja, zato ima določene posebne zahteve. Pri uporabi MF smole za impregnacijo ne smemo upoštevati le odpornosti proti razpokam, odpornosti proti obrabi in prožnosti po utrjevanju smole, temveč moramo biti pozorni tudi na fluidnost, prepustnost in stopnjo predhodnega utrjevanja modificirane smole pred utrjevanjem.
Slaba tekočnost MF smole povzroči suhe cvetove na površini impregniranega lepilnega filma papirnega furnirja, kar povzroči neprozorne bele lise na površini izdelka in površinske napake. Slaba prepustnost MF smole povzroči nezadostno impregnacijo, kar ima za posledico pomanjkanje lepila ali neravno površino izdelka. Anorganski nano-materiali, odporni proti obrabi, lahko povečajo žilavost in odpornost proti obrabi MF smole, hkrati pa povečajo viskoznost MF smole in zmanjšajo tekočnost smole, kar vpliva na učinkovitost impregnacije MF smole. Ugotovili smo, da se viskoznost MF smole povečuje s povečanjem količine polnila, odpornega proti obrabi, nano-SiO2 (HTSi-03). Viskoznost modificiranega sistema MF smole je bila 20.9 s (25 °C), kontaktni kot med MF smolo in dekorativnim papirjem pa se je povečal s 5° na 30°. Hkrati se zmanjša omočljivost, tako da MF smola ne more popolnoma zapolniti vrzeli v dekorativnem papirju, premaz, odporen proti obrabi, pa ga ne more v celoti zaščititi, kar povzroči zmanjšanje odpornosti proti obrabi.
Nizka stopnja predhodnega utrjevanja MF smole povzroči visoko izhlapevanje med postopkom furniranja, kar povzroči, da mokre površine vplivajo na površinsko delovanje. Modifikatorji s polihidroksilnim alkoholom lahko učinkovito povečajo fleksibilnost MF smole, vendar določena hidrofilnost polihidroksilnih modifikatorjev ne prispeva k sušenju impregnirane lepilne folije, s čimer se zmanjša stopnja predhodnega utrjevanja MF smole. To povzroča težave, kot so absorpcija vlage in oprijem impregnirane lepilne folije ter težave pri dostopu. Hkrati bo impregnirana lepilna folija z nizko stopnjo predhodnega utrjevanja med vročim stiskanjem sprostila veliko količino vode, kar bo povzročilo težave, kot so krčenje volumna lepilne plasti in razpokanje plasti smole, kar bo vplivalo na delovanje izdelka.
Zato mora glede na dejanske proizvodne težave sredstvo za utrjevanje MF smole, ki se uporablja za impregnacijo, uporabljati modifikator z nizko molekulsko maso, nizko vsebnostjo hidroksilnih skupin in visoko reaktivnostjo, da se čim bolj zmanjša vpliv modifikatorja na tekočnost in stopnjo predhodnega utrjevanja MF smole. Hkrati se mora sredstvo za utrjevanje prilagoditi pogojem utrjevanja MF smole, ki se uporablja za impregnacijo, in ohraniti učinek modifikacije po utrjevanju z vročim stiskanjem.
Modifikacija MF smole za impregnacijo mora hkrati upoštevati številne dejavnike. Idealni modifikator bo povečal fleksibilnost MF smole, ne da bi negativno vplival na odpornost površine proti obrabi, tekočnost ali postopek predhodnega strjevanja. Zato je priporočljivo, da se prihodnje raziskave modifikacije MF smole izvedejo z naslednjih treh vidikov.
1) Glede na strukturo MF smole je mogoče problem krhkosti MF smole rešiti s prilagoditvijo gostote zamreženja MF smole.
2) Združevanje različnih mehanizmov kaljenja, uvedba fleksibilne verižne strukture z večfunkcionalnimi skupinami v MF smolo in povečanje fleksibilnosti MF smole s sinergijo fizikalne kombinacije in kemične reakcije.
3) Z vidika poenostavitve proizvodnega procesa in prihranka stroškov izberite visoko reaktivne modifikatorje, primerne za industrijsko proizvodnjo.
Za več informacij o modificirani melamin formaldehidni smoli SINOYQX nas kontaktirajte po e-pošti: [email protected] ali nam pokličite na: +86-28-8411-1861.
Nekatere slike in besedila so reproducirana z interneta, avtorske pravice pa pripadajo izvirnemu avtorju. Če pride do kakršnih koli kršitev, se obrnite na nas za izbris.