CN105086356A - 一种改性脲醛模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉改性聚合物技术领域，具体地，涉及一种改性脲醛模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：脲醛模塑料70-90%；三聚氰胺甲醛模塑料10-30%。其制备方法包括如下步骤：1）制备脲醛模塑料；2）制备三聚氰胺甲醛模塑料；3）按一定比例将两种粉状模塑料进行混合；4）通过造粒、筛粒、分离然后包装得到成品。与现有技术相比，本发明提供的一种改性脲醛模塑料，可在150℃下连续168小时加热不开裂、不变形，不仅能保持原有塑料的外观且保持尺寸的稳定性和其它机型性能，方法简单实用，适合大规模工业化生产。

Description

一种改性脲醛模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉改性聚合物技术领域，具体地，涉及一种改性脲醛树脂模塑料及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺甲醛模塑料是由三聚氰胺甲醛树脂为基础，添加填料、脱模剂、颜料、固化剂和脱模剂，并采用一定的工艺制成，其色彩鲜艳、外表光滑、无臭无味，具有较高的热变形温度、阻燃、自熄、耐电弧、制品尺寸稳定及耐水等优点，因而广泛用于电子、电器、汽车以及日常用具。

然而在使用常规的脲醛树脂模塑料加工低压电器接插件时，通常加工的温度超过180℃，在这种高温的条件下长时间加工，常规的脲醛模塑料会出现开裂、变形等现象，降低了低压电器接插件的加工效率，产生大量不合格产品。

因此，急需提供一种改性脲醛树脂模塑料及其制备方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种改性脲醛模塑料及其制备方法，经过改性的脲醛模塑料耐热性更为优良，可在145℃下连续加热168小时不开裂、不变形，同时保持其本身的自熄及尺寸稳定等优点，可满足加工低压电器接插件的需要。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改性脲醛模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料70-90%；

三聚氰胺甲醛模塑料10-30%。

所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂45-55%；

木浆30-35%；

无机填料1-5%；

颜料1-5%；

固化剂0.5-2%；

增塑剂2-8%；

脱模剂0.5-3%。

所述脲醛树脂的制备方法如下：

1）按甲醛与尿素的摩尔比为1.5:1分别称取甲醛和尿素，将上述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，投入10%的氢氧化钠水溶液调节PH≧7.5，然后投入上述量的尿素，在搅拌的条件下自然降温，当温度不再下降时开启蒸汽阀，在反应釜夹套内通入0.1MPa蒸汽加热，随着物料温度上升，反应液由乳白色趋于澄清，即尿素完全溶化；

2)当料温升至30℃时，逐步关闭蒸汽，直至料温升至35℃时完全关闭蒸汽停止加温，物料由于加成缩合原因料温逐步上升，料温升至40℃时根据温度记录仪曲线的曲率走向判断是否需要补加蒸汽；

3)伴随着温度升至60℃，反应时间为60分钟，即至反应终点，得到所述的脲醛树脂。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂50-55%；

木浆30-35%；

无机填料1-3%；

颜料1-3%；

固化剂1-5%；

增塑剂2-4%；

脱模剂0.5-1.5%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法如下：

1）按甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1.75:1分别称取甲醛和三聚氰胺，将所述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，然后用10%的氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-5.2，接着用NH₄OH调节溶液PH值至8.2-8.5，然后投入所述量的三聚氰胺；

2)以0.08MPa压强的蒸汽加热上述物料，控制升温速度，半小时加热至65℃，关小蒸汽阀门，保持0.05MPa压强加热，使料温升至70℃即关闭蒸汽，夹套内蒸汽排空，物料温度缓缓升至78-80℃，然后溶液在80±1℃维持20分钟，观察物料由乳白色转为澄清，即得三聚氰胺甲醛树脂；

3)在捏合机中加入步骤2所得的三聚氰胺甲醛树脂后，再投入配方量的木浆、颜料、无机填料、固化剂、脱模剂，开启蒸汽夹套加热，进行真空捏合脱水，控制物料温度在55-65℃，加热时间45分钟，然后关闭蒸汽，待物料温度降至40℃后出料；

4)将步骤3所得物料送至干燥器进行干燥，其热风温度控制各节在85-95℃，加热时间150分钟，得到含水低于3%的干燥粒料；

5)将步骤4所得干燥粒料经粉碎、球磨和筛粉，得到均匀且具有一定细度的三聚氰胺甲醛模塑。

所述无机填料选自硅微粉、滑石粉或玻璃微珠中的任意一种或几种的组合物，所述滑石粉的细度为800-1000目，所述玻璃微珠的粒径≤20μm。

所述增塑剂选自葡萄糖苷或ACR中的任意一种或者两者的组合物，所述增塑剂选自葡萄糖苷或ACR中的任意一种或者两者的组合物，其中ACR是丙烯酸酯（acrylicester）共聚物,属于“核-壳”结构共聚物，市售常见的有ACR-201、ACR-301及ACR-401等，使用时，只需添加较少份数即可得到较高的常温和低温抗冲击强度，提高加工的温度范围。

所述固化剂选自SE、GW、SH和UP中的任意一种或者几种的组合物，SE为氨基磺酸脂肪酸酯，GW为脲醛树脂固化剂，市售的有GW-2、GW-4,SH为环氧树脂高温增韧固化剂，市售的有SH-1，UP为不饱和聚酯树脂固化剂，优选为UP。

所述脱模剂选自硬脂酸锌或硬脂酸钙。

所述的改性脲醛模塑料的制备方法，包括以下步骤：

1）按配方量将制备好的脲醛树脂加入捏合机中，然后加入配方量所述的木浆、无机填料、颜料、固化剂与脱模剂，在夹套蒸汽加热下真空脱水，温度控制在50-65℃，加热时间为1小时，然后关闭蒸汽，物料冷却至50℃以下，即得脲醛模塑料浆料；

2）将步骤1）所述的脲醛模塑料浆料送入干燥器，控制各节热风温度在80-95℃，时间为150分钟，最后一节冷却至35℃以下，得到含水量低于3%的脲醛模塑料；

3）将步骤2）所得的脲醛模塑料按配方的重量比粉碎进入球磨机球磨3小时，然后按配方的重量比投入已制备好的三聚氰胺甲醛模塑料，一起再球磨3小时后出料分离，细粉成半成品，粗粉集中再球磨后，均摊入以后的球磨；

4）将经步骤3）混合的模塑料投入造粒机中造粒，然后经筛粒、分离得到一定粒度范围的颗粒状改性脲醛模塑料包装为成品，细粉再回到球磨进行循环利用。

与现有技术相比，本发明提供的一种改性脲醛模塑料及其制备方法，使用了脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及耐热的无机填料来提高脲醛树脂的耐热性，选用的无机填料为高熔点的白色粉末及实心玻璃微珠，具有较高的白度，膨胀系数低，酸值略偏于弱碱性，通过处理与树脂交联，由于三聚氰胺与甲醛反应生成三聚氰胺甲醛树脂，在耐热性、耐水性上均优于脲醛树脂，而且有效降低脲醛树脂中残留的甲醛，明显降低改性脲醛模塑料中所含游离醛，改善后加工的环境条件，因此，经过上述改性的脲醛树脂具有优良的耐热性，可在150℃下连续168小时加热不开裂、不变形，不仅能保持原有塑料的外观且保持尺寸的稳定性和其它机型性能，制备方法简单实用，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以助于本领域技术人员理解本发明。

实施例1

一种改性脲醛树脂模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料90%；

三聚氰胺甲醛模塑料10%。

其中，所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂55%；

木浆33.3%；

无机填料2.05%；

颜料3%；

固化剂0.85%；

增塑剂4.8%；

脱模剂1%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂53%；

木浆33%；

无机填料3%；

颜料1%；

固化剂5%；

增塑剂4%；

脱模剂1%。

其中，无机填料为800目的滑石粉，固化剂为SE、GW-2和UP的组合物，增塑剂为葡萄糖苷，脱模剂为硬脂酸锌。

实施例2

一种改性脲醛树脂模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料85%；

三聚氰胺甲醛模塑料15%。

其中，所述脲醛模塑料包括包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂52.5%；

木浆34%；

无机填料5%；

颜料3%；

固化剂0.5%；

增塑剂2%；

脱模剂3%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂55%；

木浆30%；

无机填料3%；

颜料2%；

固化剂5%；

增塑剂4%；

脱模剂1%。

其中，无机填料为1000目的滑石粉，固化剂为SE、GW-4和UP的组合物，增塑剂为葡萄糖苷，脱模剂为硬脂酸锌。

实施例3

一种改性脲醛树脂模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料80%；

三聚氰胺甲醛模塑料20%。

其中，所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂50%；

木浆35%；

无机填料1%；

颜料3%；

固化剂5%；

增塑剂3%；

脱模剂3%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂50%；

木浆35%；

无机填料1%；

颜料2%；

固化剂5%；

增塑剂4%；

脱模剂1%。

其中，无机填料为硅微粉，固化剂为不饱和聚酯树脂固化剂UP，增塑剂为ACR-201，脱模剂为硬脂酸钙。

实施例4

一种改性脲醛树脂模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料75%；

三聚氰胺甲醛模塑料25%。

其中，所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂55%；

木浆35%；

无机填料1%；

颜料4%；

固化剂1.5%；

增塑剂7%；

脱模剂1.5%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂55%；

木浆35%；

无机填料3%；

颜料1%；

固化剂3.5%；

增塑剂2%；

脱模剂0.5%。

其中，无机填料为粒径小于≤20um的玻璃微珠，固化剂为SE、GW-4和SH-1的组合物，增塑剂为ACR-401，脱模剂为硬脂酸锌。

实施例5

一种改性脲醛树脂模塑料，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料70%；

三聚氰胺甲醛模塑料30%。

其中，所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂48%；

木浆34%；

无机填料5%；

颜料3%；

固化剂0.5%；

增塑剂8%；

脱模剂0.5%。

所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂55%；

木浆35%；

无机填料3%；

颜料3%；

固化剂1%；

增塑剂2.5%；

脱模剂0.5%。

其中，无机填料为900目的滑石粉，固化剂为GW-4和SH-1的组合物，增塑剂为ACR-301，脱模剂为硬脂酸锌。

实施例6

实施例1-5中所述的脲醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

1）分别称取1800g(22.2mol)甲醛和888g(14.8mol)尿素,将上述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，投入10%的氢氧化钠水溶液调节至PH≧7.5，然后投入上述量的尿素，在搅拌的条件下自然降温，当温度不再下降时开启蒸汽阀，在反应釜夹套内通入0.1MPa蒸汽加热，随着物料温度上升，反应液由乳白色趋于澄清，即尿素完全溶化；

2)当料温升至30℃时，逐步关闭蒸汽，直至料温升至35℃时完全关闭蒸汽停止加温，物料由于加成缩合原因料温逐步上升，料温升至40℃时根据温度记录仪曲线的曲率走向判断是否需要补加蒸汽；

3)伴随着温度升至60℃，反应时间为60分钟，即至反应终点，得到所述的改性脲醛树脂。

实施例1-5中所述的三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法，包括以下步骤：

1）分别称取1946g(24mol)甲醛和1728g(13.7mol)三聚氰胺,将上述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，然后用10%的氢氧化钠溶液调节PH值至5.0-5.2，接着用NH₄OH调节溶液PH值至8.2-8.5，然后投入上述量的三聚氰胺；

2)以0.08MPa压强的蒸汽加热上述物料，控制升温速度，半小时加热至65℃，关小蒸汽阀门，保持0.05MPa压强加热，使料温升至70℃即关闭蒸汽，夹套内蒸汽排空，物料温度缓缓升至78-80℃，然后溶液在80±1℃维持20分钟，观察物料由乳白色转为澄清，即得三聚氰胺甲醛树脂；

3)在捏合机中加入步骤2）所得的三聚氰胺甲醛树脂后，再投入配方量的木浆、颜料、无机填料、固化剂、脱模剂，开启蒸汽夹套加热，进行真空捏合脱水，控制物料温度在55-65℃，加热时间45分钟，然后关闭蒸汽，待物料温度降至40℃后出料；

4)将步骤3）所得物料送至干燥器进行干燥，其热风温度控制各节在85-95℃，加热时间150分钟，得到含水低于3%的干燥粒料；

5)将步骤4）所得干燥粒料经粉碎、球磨和筛粉，得到均匀且具有一定细度的三聚氰胺甲醛模塑。

实施例1-5所述的改性脲醛模塑料的制备方法，包括以下步骤：

1）按配方量将制备好的脲醛树脂加入捏合机中，然后加入配方量所述的木浆、无机填料、颜料、固化剂与脱模剂，在夹套蒸汽加热下真空脱水，温度控制在50-65℃，加热时间为1小时，然后关闭蒸汽，物料冷却至50℃以下，即得脲醛模塑料；

2）将步骤1所述的脲醛模塑料浆料送入干燥器，控制各节热风温度在80-95℃，时间为150分钟，最后一节冷却至35℃以下，得到含水量低于3%的粉状脲醛模塑料浆料；

3）将步骤3所得的脲醛模塑料按配方的重量比粉碎进入球磨机球磨3小时，然后按配方的重量比投入已制备好的三聚氰胺甲醛模塑料，一起再球磨3小时后出料分离，细粉成半成品，粗粉集中再球磨后，均摊入以后的球磨；

4）将经步骤3混合的模塑料投入造粒机中造粒，然后经筛粒、分离得到一定粒度范围的颗粒状改性脲醛模塑料包装为成品，细粉再回到球磨进行循环利用。

将实施例1-5所得的改性脲醛树脂模塑料进行耐热性测试，结果如下：

试验项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						160℃烘箱连续烘烤168小时	不起泡、不变形	不开裂、不变形	不开裂、不起泡	不开裂不起泡不变形	不开裂不起泡不变形
弯曲强度（MPa）	97	96	99	98	97
						绝缘电阻Ω	≥1x1012	≥1x1012	≥1x1012	≥1x1012	≥1x1012

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种改性脲醛模塑料，其特征在于，包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛模塑料70-90%；

三聚氰胺甲醛模塑料10-30%。

2.如权利要求1所述的改性脲醛模塑料，其特征在于，所述脲醛模塑料包括如下重量百分比的各种组分：

脲醛树脂45-55%；

木浆30-35%；

无机填料1-5%；

颜料1-5%；

固化剂0.5-2%；

增塑剂2-8%；

脱模剂0.5-3%。

3.如权利要求2所述的脲醛模塑料，其特征在于，所述脲醛树脂的制备方法如下：

1）按甲醛与尿素的摩尔比为1.5:1分别称取甲醛和尿素，将上述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，投入10%的氢氧化钠水溶液调节PH≧7.5，然后投入上述量的尿素，在搅拌的条件下自然降温，当温度不再下降时开启蒸汽阀，在反应釜夹套内通入0.1MPa蒸汽加热，随着物料温度上升，反应液由乳白色趋于澄清，即尿素完全溶化；

2)当料温升至30℃时，逐步关闭蒸汽，直至料温升至35℃时完全关闭蒸汽停止加温，物料由于加成缩合原因料温逐步上升，料温升至40℃时根据温度记录仪曲线的曲率走向判断是否需要补加蒸汽；

3)伴随着温度升至60℃，反应时间为60分钟，即至反应终点，得到所述的脲醛树脂。

4.如权利要求1所述的改性脲醛模塑料，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛模塑料包括如下重量百比的各种组分：

三聚氰胺甲醛树脂50-55%；

木浆30-35%；

无机填料1-3%；

颜料1-3%；

固化剂1-5%；

增塑剂2-4%；

脱模剂0.5-1.5%。

5.如权利要求4所述的改性脲醛模塑料，其特征在于：所述三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法如下：

1）按甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1.75:1分别称取甲醛和三聚氰胺，将所述量的甲醛投入反应釜内，启动搅拌浆，然后用10%的氢氧化钠水溶液调节PH值至5.0-5.2，接着用NH₄OH调节溶液PH值至8.2-8.5，然后投入所述量的三聚氰胺；

2)以0.08MPa压强的蒸汽加热上述物料，控制升温速度，半小时加热至65℃，关小蒸汽阀门，保持0.05MPa压强加热，使料温升至70℃即关闭蒸汽，夹套内蒸汽排空，物料温度缓缓升至78-80℃，然后溶液在80±1℃维持20分钟，观察物料由乳白色转为澄清，即得三聚氰胺甲醛树脂；

3)在捏合机中加入步骤2）所得的三聚氰胺甲醛树脂后，再投入配方量的木浆、颜料、无机填料、固化剂、脱模剂，开启蒸汽夹套加热，进行真空捏合脱水，控制物料温度在55-65℃，加热时间45分钟，然后关闭蒸汽，待物料温度降至40℃后出料；

4)将步骤3）所得物料送至干燥器进行干燥，其热风温度控制各节在85-95℃，加热时间150分钟，得到含水低于3%的干燥粒料；

5)将步骤4）所得干燥粒料经粉碎、球磨和筛粉，得到均匀且具有一定细度的三聚氰胺甲醛模塑。

6.如权利要求2-5任一项所述的改性脲醛模塑料，其特征在于：所述无机填料选自硅微粉、滑石粉或玻璃微珠中的任意一种或几种的组合物，所述滑石粉的细度为800-1000目，所述玻璃微珠的粒径≤20μm。

7.如权利要求2-5任一项所述的改性脲醛模塑料，其特征在于：所述增塑剂选自葡萄糖苷或ACR中的任意一种或者两者的组合物。

8.如权利要求2-5任一项所述的改性脲醛模塑料，其特征在于：所述固化剂选自SE、GW、SH和UP中的任意一种或者几种的组合物。

9.如权利要求2-5任一项所述的改性脲醛模塑料，其特征在于：所述脱模剂选自硬脂酸锌或硬脂酸钙。

10.如权利要求2-5任一项所述的改性脲醛模塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按配方量将制备好的脲醛树脂加入捏合机中，然后加入配方量所述的木浆、无机填料、颜料、固化剂与脱模剂，在夹套蒸汽加热下真空脱水，温度控制在50-65℃，加热时间为1小时，然后关闭蒸汽，物料冷却至50℃以下，即得脲醛模塑料浆料；

2）将步骤1）所述的脲醛模塑料浆料送入干燥器，控制各节热风温度在80-95℃，时间为150分钟，最后一节冷却至35℃以下，得到含水量低于3%的脲醛模塑料；

3）将步骤2）所得的脲醛模塑料按配方的重量比粉碎进入球磨机球磨3小时，然后按配方的重量比投入已制备好的三聚氰胺甲醛模塑料，一起再球磨3小时后出料分离，细粉成半成品，粗粉集中再球磨后，均摊入以后的球磨；

4）将经步骤3）混合的模塑料投入造粒机中造粒，然后经筛粒、分离得到一定粒度范围的颗粒状改性脲醛模塑料包装为成品，细粉再回到球磨进行循环利用。