氨基樹脂
基本介紹
中文名稱:氨基樹脂
英文名稱:Amino resin
英文別名:Melamine/formaldehyde resin; 1,3,5-Triazine-2,4,6-triamine, polymer with formaldehyde; Nanoplast; Budamin MF 55I; Budamin MF 60I; CA 105; [1]CR 2024; Cassurit HML; Cassurit MLP; Cassurit MLS; Cassurit MT; Cibamin M 100; Cohedur A; Cymel; Melamine polymer with formaldehyde; Melamine, polymer with formaldehyde
CAS:9003-08-1 分子式:(C3H6N6¡¤CH2O)x
分子量:538.507
用途
用於制塗料、膠粘劑、塑料或鞣料，並用於織物、紙張的防縮防皺處理等。[1]
物化性質
其他
塗料用氨基樹脂是一種多官能團的化合物，以含有（-NH2）官能團的化合物與醛類（主要為甲醛）加成縮合，然後生成的羥甲基（-CH20H）與脂肪族一元醇部分醚化或全部醚化二得到的產物。根據採用的氨基化合物的不同可分為四類：脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、苯代三聚氰胺樹脂、共聚樹脂。
若作為漆膜若單獨用氨基樹脂，製得漆膜太硬，而且發脆，對底材附着力差，所以通常和能與氨基樹脂相容，並且通過加熱可交聯的其它類型樹脂合用，他可作為油改性醇酸樹脂、飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、環氧酯等的交聯劑，這樣的匹配，通過加熱能夠得到三維網狀結構的有強韌性的漆膜，根據所使用的氨基樹脂和匹配的其它樹脂的變化，得到的漆膜也各有特色。
用氨基樹脂作交聯劑的漆膜具有優良的光澤、保色性、硬度、耐藥品性、耐水及耐侯性等，因此，以氨基樹脂作交聯劑的塗料廣泛地應用與汽車、工農業機械、剛制家具、家用電器和金屬預塗等工業塗料。氨基樹脂在酸催化劑存在時，可在底溫烘烤或在室溫固化，這種性能可用於反應性的二液型木材塗裝和汽車修補用塗料。[2]
UF在造紙中的應用
作為紙張濕強劑 纖維是親水性的，一般紙張被水濕透後，纖維發生膨脹，纖維之間鍵力減弱，從而失去其大部分強度，餘下部分強度通常稱為濕強度。一般來說，濕強度大於15%的紙就成為濕強紙。由於脲醛樹脂為非離子性，故不能被帶陰性電荷的紙纖維較好的吸附，因此，用作紙張濕強劑時不能直接在漿內添加，而只能用浸漬法(如表面塗布)。
脲醛樹脂作為紙張濕強劑，其樹脂間的化學交聯形成網狀結構包裹在纖維周圍，這種化學交聯不會被水解，從而阻止了紙中的半纖維素的吸水膨脹，減少了紙張在潤濕條件下的強度下降，像一個網子一樣，束縛了纖維的潤漲，從而保持了紙張的濕強度。
傳統的脲醛樹脂(UF)由於有游離甲醛危害，國外已禁用，而不含甲醛的濕強劑成本比較高，因此人們開始對改性脲醛樹脂進行研究。以乙二醛部分或全部代替甲醛合成脲醛樹脂的合成條件以及產物對紙張的濕強效果，結果表明產物無污染、穩定性能好、增強效果明顯。
作為塗布交聯劑 交聯劑也可稱為硬化劑，由於某些塗布紙需經濕壓光、膠版印刷、放置室外等與水接觸的情況，因此塗布乾燥後必須具有抗濕性。通常合成聚合物膠乳具有良好的抗水性，但澱粉、聚乙烯醇、蛋白質、海藻酸鈉等天然塗布粘合劑和表面施膠劑的抗水性很差，需要使用交聯劑以增強塗布紙張耐濕摩擦能力，特別對於膠版印刷，耐濕摩擦是很重要的指標。
王蕾，苗宗成等人採用苯酚改性脲醛樹脂(PUF)，它克服了脲醛樹脂(UF)耐水、耐熱、耐老化性能差及使用過程中釋放甲醛、貯存期短等缺點。並對苯酚改性脲醛樹脂塗布紙抗水性進行了測試，得出其在造紙抗水劑領域具有很好的應用前景。
作為膠體絮凝劑 陽離子型改性脲醛樹脂季銨鹽(MU-FRQA)是一種新型的高分子絮凝劑，水溶性較好，生產成本低，對陰離子性膠體的絮凝效果好。龔福忠等人以尿素、甲醛、環氧氯丙烷、三甲胺為原料，合成了水溶性陽離子脲醛樹脂季銨鹽，用紅外光譜進行了表徵，測定了該合成產物的表面活性，用膠體化學方法研究了加入陽離子型改性脲醛樹脂季銨鹽後黏土懸浮分散體系的電動電位和等電點以及絮凝體粒徑大小變化，得到了一些有意義的結果。
作為造紙膠粘劑 脲醛樹脂膠粘劑是一種熱固性樹脂，價格低廉、原料易得、能夠在常溫下迅速固化膠層沒有顏色且耐老化等優點。但是脲醛樹脂最主要缺陷是在使用過程中會釋放出甲醛，並且製品在使用過程中，也可能不斷釋放出甲醛。釋放甲醛的原因主要是脲醛樹脂膠中存在的游離甲醛;其次是樹脂合成中甲醛與尿素反應生成不穩定的亞甲基醚鍵，在熱壓和使用過程中分解釋放出甲醛。
吳蓁等人採用特的羥基丙烯酸酯樹脂(乳液)及端異氰酸酯基水性聚氨酯樹脂，結果發現這種新型改性劑既可降低游離甲醛含量，又能明顯提高粘合強度及耐水性，且改性效果隨改性劑用量的增加而增加。其中，聚氨酯樹脂對脲醛樹脂黏合強度的改進最為明顯，但對耐水性的改性效果稍差;而高羥基含量的丙烯酸酯樹脂比低羥基含量的改性效果好。林武滔等人[15]採用PVA和三聚氰胺改性脲醛樹脂，實驗發現：PVA的加人可以降低膠粘劑中的游離醛含量，提高其貯存穩定性。三聚氰胺的加人使膠粘劑的耐水性能有較大的提高，游離醛含量也有所下降。
MF在造紙中的應用
改性原理 由於樹脂中上含有大量亞胺基和叔胺基，含有孤對電子，只有在強酸性介質中才能顯陽離子性，而在弱酸性條件下主要以游離胺形式存在，胺基陽離子的濃度很低。這種結構與性能決定了樹脂只有在強酸性介質中具有較大的溶解度。所以改性主要是提高其水溶性，引入較多的極性基或季錢基，使其可在較寬值範圍內顯示陽離子性，達到與纖維結合的目的[18~20]。
作為造紙用濕強劑 三聚氰胺甲醛樹脂(MF)是我國造紙工業中廣泛使用的一種濕強劑、抗水劑。可以直接加入到漿內經過熱乾燥後紙張便可獲得良好的濕強度。用多聚甲醛代替甲醛溶液，並且使用小分子醇作為醚化劑，少量醇胺控制分子質量，三步合成法製備了一種高固含量、穩定性提高的改性MF濕強劑，研究表明，以甲醇醚化多聚甲醛和三聚氰胺製備了一種穩定性大於6個月的高固含量醚化改性MF，其對紙張增濕強效果(紙張濕強度保留率為24%)稍低於目前普遍使用的MF，但其穩定性具有明顯的優勢。
用作絮凝劑 絮凝劑分為無機絮凝劑和有機高分子絮凝劑，前者如明礬、聚鋁和聚鐵是早期使用的絮凝劑;有機高分子絮凝劑是上世紀六十年代發展起來的，它包括陰離子型(如聚丙烯酸鈉、水解聚丙烯酰胺、順丁烯二酸酐共聚物等)、非離子型(如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等)和陽離子型(如聚乙烯吡啶·苯胺-甲醛樹脂等)三種類型。
用作膠粘劑 三聚氰胺甲醛樹脂是用三聚氰胺與甲醛經甲基化反應再縮聚製得的一種用途廣泛的熱固性氨基樹脂。它可以作為膠粘劑、層壓材料、塗料、模塑料用樹脂，又可以作為織物、紙張、皮革等的處理劑。
因亞甲基兩端連有位阻很大的三嗪環，並且多個亞甲基同三嗪環間相互交錯，所以固化後樹脂硬度大，不易彎曲、伸展，幾乎沒有韌性。交聯密度越大，樹脂固化後衝擊強度、彎曲強度越低。為了提高強度，降低脆性，馬天信使用[[]]聚乙二醇對三聚氰胺樹脂進行了改性，得到了一種柔性較好的樹脂。用作膠粘劑、層壓板、塗料、模塑料時，衝擊強度、彎曲強度大大提高。
PAE在造紙中的應用
聚酰胺多胺環氧氯丙烷樹脂(簡稱PAE樹脂)屬於一類水溶性、陽離子型、熱固性樹脂，具有濕增強效果好，無甲醛，用量少，且成紙返黃少，無毒害，使用方便，損紙回收容易，適合中鹼性抄紙，且兼有助留、助濾作用等優點[32~35]，近年來在我國造紙工業中得到了廣泛的應用，但該類產品成本較高。
作為濕強劑 濕強樹脂應用於造紙工業，能顯著地提高紙張的濕強度等性能，因為PAE樹脂含有胺基、環氧基和氮雜丁烷型陽離子，而纖維表面有羥基、醛基和羧基等反應基團。PAE樹脂分子與纖維表面反應基團產生交聯作用。
一般認為濕強的機理一種是「均交聯」機理。這種機理認為，所加的樹脂部分沉積於纖維之間或吸附於纖維表面，當紙頁乾燥時，這些樹脂相互交聯成網狀結構。另一種是「共交聯」理論，這種理論認為，濕強樹脂的初期是一種低分子量能溶於水的樹脂加入紙漿後滲入至纖維的表面和內部，與纖維分子發生有效的交聯。
作為抗水劑 聚酰胺多胺環氧氯丙烷(PAE)是一類陽離子聚合物，多年來用作增濕強劑，作為抗水劑時因其含固量低，需在鹼性條件下熟化因而受到限制。根據造紙塗布的實際需要，趙懷禮[37]製備了高含固量、穩定性好的聚脲改性聚酰胺多胺環氧氯丙烷抗水劑(PUAE)[38~39]，它具有明顯的增濕強和表面抗水效果，是新型的環境友好型抗水劑。
其他氨基樹脂
丙烯酰胺類聚合物 聚丙烯酰胺是通過自由基鏈反應由丙烯酰胺單體聚合而成，丙烯酰胺90%用於合成聚丙烯酰胺及其改性物。用於造紙的PAM其相對分子量質量為100萬～500萬的產品，可用作助留、助濾和增強劑;超過500萬的，可用作絮凝劑用於造紙廢水處理;低於一百萬的則用作長纖維和顏料的分散劑。
陰離子型聚丙烯酰胺 陰離子型聚丙烯酰胺即APAM。五色粘稠狀液體，pH值7～8，平均相對分子量一般在100萬以上，易溶於水幾乎不溶於有機溶劑，在中性和鹼性介質中呈高聚合物電解質特性，對鹽類電解質敏感，與高價金屬離子能交聯成不溶性的膠體，主要用作助留劑、增強劑、表面施膠劑和水處理劑，還可用作塗布分散劑和成膜劑。分子量大於350萬的可作分散劑，對長纖維的分散有特別好的效果。
陽離子聚丙烯酰胺(CPAM) 陽離子聚丙烯酰胺即CPAM。水溶性高分子聚電解質，無毒、無味，易溶於水不溶於有機溶劑，分子鏈上帶有正電荷活性基團，有優異的絮凝作用。因此可用作絮凝劑，在造紙中可用作紙張干強劑、助留劑、助濾劑能極大提高紙的質量，節約成本，提高紙廠的生產能力。
兩性聚丙烯酰胺(AmPAM) 兩性聚丙烯酰胺即AmPAM。廢紙張的大量使用，短纖維原料的增加，造紙白水的高度循環利用，造紙系統向中性/鹼性體系的發展等等，使造紙濕部產生了一個新的障礙，即陰離子雜質的聚集和積累，致使紙頁的成形條件惡化，大大削弱了陰離子型聚丙烯酰胺助留助濾體系的效果，甚至完全失效。
苯胺甲醛樹脂
苯胺甲醛樹脂，英文名稱為aniline-form-aldehyde resin，造紙中主要用於製作紙張層壓晶，也可以作為環氧樹脂的硬化劑。有良好的耐氣候性、耐紫外線、耐水性、耐油性和耐鹼性等。
苯胺縮聚物化合物有很多用途，其中之一就是用來作酸性介質緩蝕劑。由於它具有優良的緩蝕性能，因此被廣泛地應用於酸性介質體系中。