三聚氰胺树脂合成技术研究

刘泽(郑州大学 化工与能源学院 郑州 450002)

一、前言

三聚氰胺树脂在上世纪三十年代末就已经在造纸工业广泛的应用起来，主要应用于钞票纸、海图纸等纸张的生产上，从而提高纸张的耐折性和挺度。近些年，随着我国人民生活水平的提高，三聚氰胺树脂在装饰方面也得到了普遍认可和广泛应用。三聚氰胺树脂具有很多的优势，例如胶接强度高、耐沸水能力高、热稳定性高等等。作为一种使用广泛的化工材料，有关三聚氰胺树脂合成技术的研究越来越多，逐渐成为学者研究的热点。本文就三聚氰胺树脂的合成技术进行了简要概述，旨在为三聚氰胺树脂的生产提供一定的指导作用。

二、三聚氰胺树脂的合成机理

三聚氰胺树脂是一种三维体型的缩聚物。一般可以将三聚氰胺树脂的合成过程分为两个阶段：羟甲基化阶段和缩聚阶段。羟甲基阶段是树脂合成的初期，三聚氰胺与甲醛先反应形成羟甲基三聚氰胺。这个过程属于加成反应，反应环境是弱碱性介质，反应方程式如下：

第二阶段是缩聚阶段，也叫树脂化阶段。该过程能够生产多种多聚物，并且多聚物的比例随p H值的不同而变化。在酸性条件下，羟甲基三聚氰胺分子间或分子内失水或者脱出甲醛，形成次甲基键或醚键连接的过程。

三、影响三聚氰胺树脂合成反应的因素

1.摩尔比

三聚氰胺树脂与甲醛的摩尔比对三聚氰胺羟甲基化的程度有直接的关系。三聚氰胺与甲醛的摩尔比越低，三聚氰胺的羟甲基化的程度就越高，反应速度也越快，羟甲基三聚氰胺也就更容易形成，反应产物为六羟甲基三聚氰胺。三聚氰胺与甲醛的摩尔比较大时易形成三羟甲基三聚氰胺，反应速度较慢。实验证明，当三聚氰胺与甲醛的摩尔比在1:2~1:3时最适合三聚氰胺树脂的合成。

2.反应介质的酸碱度

反应介质的酸碱度对三聚氰胺树脂的合成有很大的影响。在反应的初始阶段，反应介质酸碱度在呈中性或弱碱性时最适合反应的进行。随着反应的进一步进行，甲醛逐渐被氧化，从而形成甲酸，反应介质的pH值降低，有利于三聚氰胺树脂的形成。不同p H的反应介质合成的树脂稳定性有很大的区别，实验研究表明，树脂合成反应的最适宜p H值在8.5-10，该条件下形成的树脂在贮存过程中粘度上升比较慢，贮存的稳定性能高。

3.温度

温度不同，三聚氰胺在甲醛中的溶解度就不同，因此反应温度是影响三聚氰胺树脂合成的一个重要因素。温度能够影响反应速度。当温度较低时，三聚氰胺在甲醛中的溶解度较低，因此反应速度也较慢，当温度在60℃以上时，三聚氰胺能够在甲醛中完全溶解，从而加快反应进程。实验表明，三聚氰胺树脂合成的最佳温度为75℃-85℃。另外，三聚氰胺树脂在高温条件下不需要固化剂的参与也可以很好的固化，如果温度超过100℃，则需要添加强酸性的盐作为固化剂的情况下才能进行固化反应。

四、三聚氰胺树脂合成过程中常出现的问题及解决方案

1.糊化现象

在合成过程中出现的持续的白色浑浊现象即为糊化现象。造成糊化现象产生的原因主要有以下几点。首先是加料速度过快，导致三聚氰胺来不及与甲醛反应就受热固化，从而出现浑浊；其次是加料速度过慢，导致混合反应过快，从而造成羟基化程度高，生成物水溶性差，析出介质造成浑浊；最后，当反应介质的pH降低时，生产的羟甲基之间或者羟甲基与活泼的氨基之间发生暴聚而析出沉淀，或者反应太快，羟甲基三聚氰胺浓度迅速升高，发生交联而从溶液中析出。因此要避免糊化现象的发生，首先要保持适宜的加料速度和搅拌速度，其次要控制羟甲基三聚氰胺的酸碱度，一般pH在8-9为宜，因为在此环境下的羟甲基三聚氰胺比较稳定。

2.树脂稳定性差

树脂在一定条件下存储周期的长短被称作树脂的稳定性。树脂的稳定性越好，说明树脂的质量越好。树脂的稳定性差主要体现在两个方面。首先是树脂的颜色变化。树脂的颜色有清亮逐渐变白，甚至凝结成白色固体就说明树脂变质了，这主要是因为羟甲基含量高而造成的分子交联。第二点就是树脂的粘度增大，甚至是处于凝胶状态，这主要是由于分子量太大，温度太低造成的。如果想获得质量好，稳定性佳的树脂产品，就应该提高甲醛的含量，从而让树脂形成线性或支链型分子，以提高树脂的水溶性和稳定性。其次要在树脂合成前对原料中的金属离子和甲醇含量进行分析，同时在合成过程中加强p H监测。另外，控制反应时间在2.5-3h最佳。

3.游离甲醛含量高

甲醛对人体的危害是不言而喻的，当树脂中存在大量的游离甲醛时，对后续工艺和产品质量都有一定的影响。一般三聚氰胺与甲醛的配比是造成游离甲醛含量高的最主要原因。因此要控制好树脂合成的反应条件，保持一定的反应时间。另外，在反应结束后加入一定量的甲醛捕捉剂也是降低树脂中游离甲醛含量的有效措施。目前常用的捕捉剂有尿素和双氰·胺。

五、结束语

三聚氰胺树脂的合成反应是一个非常复杂的化学过程，受到很多因素的影响。因此，为了提高三聚氰胺树脂的特性，目前有关于三聚氰胺树脂改性的研究越来越多。例如利用乙二醇进行增韧改性，通过醚化反应提高稳定性等等。相信随着科学技术的发展，越来越多的三聚氰胺树脂产品将走入我们的生活，从而为我们的生产和生活带来更大的便利。

[1]李旭影,刘鸿雁.三聚氰胺树脂合成技术[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2008,21(6)：37-38.

[2]苟航.三聚氰胺树脂合成的常见问题与对策[J].川化，2011,3:36-38.