Melamínformaldehydová živica (MFR) je termosetová aminoživica s dobrou tvrdosťou, tepelnou stabilitou a priehľadnosťou. V porovnaní s močovinoformaldehydovou živicou (UF) má MF živica lepšiu odolnosť voči vode a poveternostným vplyvom. Preto sa široko používa v náteroch vonkajších panelov, dekoratívnych vrstvách drevených podláh a dyhovaných výrobkoch. Nedostatky, ako je vysoká krehkosť, ľahké praskanie a krátka doba skladovania melamínformaldehydovej živice, však obmedzujú jej použitie. MF živica sa často používa na výrobu impregnovaného samolepiaceho fóliového papiera. Preglejky a latovky potiahnuté impregnovaným samolepiacim fóliovým papierom sa súhrnne nazývajú ekologické dosky. Spotrebitelia ich obľubujú kvôli ich odolnosti voči opotrebovaniu, vodeodolnosti a rôznym farbám.
Avšak, keď sa zmení vlhkosť prostredia, ekologický základný materiál dosky je náchylný na napučiavanie alebo zmršťovanie, čo vedie k nerovnomernému vnútornému napätiu. Povrchová vrstva MF živice je krehká a má nízku flexibilitu a je náchylná na praskanie pod napätím. Preto je zlepšenie flexibility MF živice a riešenie problému s jej krehkosťou kľúčom k riešeniu problému praskania živice a zlepšeniu kvality jej dekoratívnych výrobkov. Tento článok sumarizuje najmä pokrok vo výskume v oblasti modifikácie MF živice spevnením s cieľom poskytnúť teoretické usmernenie a technický základ pre riešenie problému krehkosti MF živice.
1. Štrukturálne charakteristiky MF
MF živica je polymérna zlúčenina s triazínovým kruhom, ktorá vzniká kondenzáciou melamínu a formaldehydu a je spojená metylénovými alebo éterovými väzbami. Má stabilné chemické vlastnosti a pevnú štruktúru. Tvorba MF živice sa delí na dve fázy: prvá fáza je adičná reakcia melamínu a formaldehydu. Za neutrálnych alebo alkalických podmienok melamín podlieha hydroxymetylácii za vzniku 9 rôznych hydroxymetylmelamínov. Druhá fáza je kondenzačná reakcia. Melamín reaguje s metylovaným melamínom alebo metylovaný melamín podlieha samokondenzácii za vzniku oligomérov spojených metylénovými a éterovými väzbami. V prostredí s hodnotou pH 7 až 8 dominujú metylénové mostíky; v prostredí s hodnotou pH vyššou ako 9 je pravdepodobnejšie, že sa tvoria éterové väzby.
Po zosieťovaní a vytvrdnutí MF živice je možné získať priehľadný povlak, ktorý je odolný voči opotrebovaniu, kyselinám a zásadám. Hoci vytvrdený povlak má vysokú tvrdosť, je tiež krehký. Hlavným dôvodom je, že MF živica obsahuje veľké množstvo triazínových kruhov spojených s metylénovými skupinami. Triazínové kruhy sú extrémne stabilné pri náraze a ťažko sa deformujú a absorbujú nárazovú energiu. Väčšinu energie dokážu absorbovať iba metylénové väzby, čo spôsobuje ich prerušenie a krehkosť. Neúplné vytvrdnutie MF živice spôsobí praskanie živice. Keďže vytvrdzovanie živice prebieha hlavne medzi hydroxylovými skupinami, niektoré hydroxylové skupiny, ktoré sa nezúčastnili kondenzácie, zostanú v živici aj po vytvrdnutí. Tieto hydroxylové skupiny majú určitú hygroskopickosť. Keďže sa vlhkosť prostredia opakovane mení, voľné hydroxylové skupiny prechádzajú hygroskopickými a desorpčnými cyklomi a postupne vytvárajú napätie, čo spôsobuje praskliny v živicovom povlaku a vážne ovplyvňuje vzhľad a vlastnosti produktu.
Flexibilitu MF živice možno účinne zlepšiť znížením hustoty zosieťovania MF živice a predĺžením dĺžky jej flexibilného reťazca. Zníženie hustoty zosieťovania však znamená, že tuhá štruktúra triazínového kruhu v živici je dispergovaná. Preto bude povrchová tuhosť a odolnosť MF živice voči opotrebovaniu ovplyvnená v rôznej miere. Pri vykonávaní modifikácie spevnením je potrebné dbať na zachovanie tvrdosti MF živice a nezničenie jej vynikajúcich povrchových vlastností. Výber vhodnej modifikačnej metódy na zlepšenie flexibility MF živice má veľký význam pre rozšírenie rozsahu jej použitia.
2. Metóda modifikácie spevnenia MF živice
Modifikácia spevnením sa často používa na optimalizáciu pevnosti tuhých zosieťovaných polymérov s cieľom zlepšiť odolnosť voči nárazu a únave bez zničenia pôvodnej tuhosti a rozmerovej stability polyméru. Metódy modifikácie spevnenia vhodné pre MF živicu možno všeobecne rozdeliť na dva typy, a to modifikáciu spevnením vonkajšej vrstvy a modifikáciu spevnením vnútornej vrstvy. Modifikácia spevnenia vonkajšej vrstvy sa vzťahuje na pridanie skupín výstužných fáz do MF živice ich zmiešaním za účelom vytvorenia zosieťovanej štruktúry s MF živicou, aby sa zabránilo vzájomnému priblíženiu triazínových kruhov a dosiahnutiu cieľa spevnenia. Medzi bežne používané metódy modifikácie spevnenia vonkajšej vrstvy pre MF živicu patria:
1) Pridajte nano-SiO2, nano-celulózu a ďalšie nanočastice;
2) Použitie flexibilných polymérov s dlhým reťazcom, ako sú kopolyméry polyetylénglykolu, na vytvorenie prelínajúco sa polymérnych sietí (IPNS) v MF živici;
3) Na spojenie MF živíc použite vláknité materiály, ako je polyvinylchlorid, aby sa zvýšila stabilita živicovej štruktúry.
Modifikácia vnútorného spevnenia mení molekulárnu štruktúru MF živice účasťou na vytvrdzovacej reakcii MF živice, predlžuje flexibilné spojenie medzi triazínovými kruhmi a znižuje hustotu zosieťovania, aby sa dosiahol účinok spevnenia. Metódy vnútorného spevnenia zahŕňajú:
1) Zavedenie flexibilných molekúl s dlhým reťazcom medzi triazínové kruhové štruktúry MF živice na disperziu tuhej štruktúry;
2) Na predĺženie flexibilného spojenia medzi MF živicami použite silikón;
3) Blokuje hydroxylovú funkčnú skupinu MF živice a znižuje hustotu zosieťovania živice. Medzi bežne používané modifikátory vnútorného spevňovania patrí polyvinylalkohol, polyuretán, kaprolaktám atď.
3. Špeciálne požiadavky na MF živicu na impregnáciu
Existuje mnoho metód spevňovania MF živice, ale nie všetky sú vhodné na jej impregnáciu. Modifikácia spevňovania impregnačnej MF živice sa musí prispôsobiť výrobným podmienkam lepiacej fólie, takže má určité špeciálne požiadavky. Pri použití MF živice na impregnáciu by sme mali zvážiť nielen odolnosť voči praskaniu, odolnosť voči opotrebovaniu a flexibilitu po vytvrdnutí živice, ale mali by sme venovať pozornosť aj tekutosti, priepustnosti a stupňu predvytvrdzovania modifikovanej živice.
Nízka tekutosť MF živice spôsobí suché kvety na povrchu impregnovanej lepiacej fólie papierovej dyhy, čo spôsobí nepriehľadné biele škvrny na povrchu výrobku a povrchové defekty. Nízka priepustnosť MF živice spôsobí nedostatočnú impregnáciu, čo má za následok nedostatok lepidla alebo nerovný povrch na povrchu výrobku. Anorganické nanomateriály odolné voči opotrebovaniu môžu zvýšiť húževnatosť a odolnosť voči opotrebovaniu MF živice, ale zároveň zvýšia viskozitu MF živice a znížia tekutosť živice, čím ovplyvňujú impregnačné vlastnosti MF živice. Zistili sme, že viskozita MF živice sa zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom plniva odolného voči opotrebovaniu nano-SiO2 (HTSi-03). Viskozita modifikovaného systému MF živice bola 20.9 s (25 °C) a kontaktný uhol medzi MF živicou a dekoratívnym papierom sa zvýšil z 5° na 30°. Zároveň sa znižuje zmáčateľnosť, takže MF živica nemôže úplne vyplniť medzery v dekoračnom papieri a oteruvzdorný náter ho nemôže úplne ochrániť, čo vedie k zníženiu odolnosti voči opotrebovaniu.
Nízky stupeň predvytvrdzovania MF živice spôsobí vysoké odparovanie počas procesu dyhovania, čo ovplyvní vlastnosti povrchu mokrými kvetmi. Modifikátory na báze polyhydroxylových alkoholov môžu účinne zvýšiť flexibilitu MF živice, ale určitá hydrofilnosť polyhydroxylových modifikátorov neprispieva k schnutiu impregnovaného lepiacej fólie, čím sa znižuje stupeň predvytvrdzovania MF živice. To spôsobuje problémy, ako je absorpcia vlhkosti a priľnavosť impregnovaného lepiacej fólie a ťažkosti s prístupom. Zároveň impregnovaný lepiaci papier s nízkym stupňom predvytvrdzovania uvoľní počas procesu lisovania za tepla veľké množstvo vody, čo spôsobí problémy, ako je objemové zmršťovanie lepiacej vrstvy a praskanie živicovej vrstvy, čo ovplyvňuje vlastnosti produktu.
Preto vzhľadom na skutočné výrobné problémy by sa pri impregnácii malo používať modifikátor s nízkou molekulovou hmotnosťou, nízkym obsahom hydroxylových skupín a vysokou reaktivitou, aby sa minimalizoval vplyv modifikátora na tekutosť a stupeň predvytvrdzovania MF živice. Zároveň sa musí vytvrdzovacie činidlo prispôsobiť podmienkam vytvrdzovania MF živice použitej na impregnáciu a zároveň si zachovať modifikačný účinok aj po vytvrdzovaní lisovaním za tepla.
Modifikácia MF živice na impregnáciu musí zvážiť mnoho faktorov súčasne. Ideálny modifikátor zvýši flexibilitu MF živice bez negatívneho ovplyvnenia odolnosti povrchu voči opotrebovaniu, tekutosti alebo procesu predvytvrdzovania. Preto sa odporúča, aby sa budúci výskum modifikácie MF živice vykonával z nasledujúcich troch hľadísk.
1) Na základe štruktúry MF živice je možné problém s krehkosťou MF živice vyriešiť úpravou hustoty zosieťovania MF živice.
2) Kombináciou rôznych mechanizmov spevňovania sa do MF živice zavádza flexibilná reťazová štruktúra s multifunkčnými skupinami a zvyšuje sa flexibilita MF živice prostredníctvom synergie fyzikálnej kombinácie a chemickej reakcie.
3) Z hľadiska zjednodušenia výrobného procesu a úspory nákladov vyberte vysoko reaktívne modifikátory vhodné pre priemyselnú výrobu.
Viac informácií o modifikovanej melamínformaldehydovej živici SINOYQX získate e-mailom na adrese [email protected] alebo telefonicky na čísle: +86-28-8411-1861.
Niektoré obrázky a texty sú reprodukované z internetu a autorské práva patria pôvodnému autorovi. Ak dôjde k porušeniu, kontaktujte nás, aby sme ich odstránili.