Trosolwg o gymhwysoasiantau croesgysylltu resin amino
Prif rôl resinau amino (resinau melamin-formaldehyd, bensomelamin-formaldehyd, ac wrea-formaldehyd) mewn haenau thermosetio yw croesgysylltu'r prif foleciwlau deunydd sy'n ffurfio ffilm i mewn i strwythur rhwydwaith tri dimensiwn trwy adweithiau cemegol. Ceir y strwythur rhwydwaith hwn trwy adwaith moleciwlau resin amino â'r grwpiau swyddogaethol ar y moleciwlau deunydd sy'n ffurfio ffilm, ac ar yr un pryd trwy bolymerization cyddwysiad â moleciwlau resin amino eraill. Mae resinau amino yn adweithio'n rhwydd â pholymerau sy'n cynnwys grwpiau hydroxyl cynradd ac eilaidd, grwpiau carboxyl, a grwpiau amid; felly, defnyddir resinau amino yn gyffredin mewn systemau paent yn seiliedig ar resinau acrylig, polyester, alkyd, neu epocsi.
Defnyddir resinau amino hefyd mewn systemau polywrethan fel ychwanegion cotio i wella perfformiad cyffredinol cotiau ar gyfer rhai cymwysiadau.
Egwyddor resinau amino:
Mae pwysigrwydd resinau amino mewn farneisiau pobi ymhell yn fwy na'u cyfran mewn haenau. Mae deall sut i ddefnyddio priodweddau cemegol resinau amino wrth ddylunio fformiwla haenau yn dod yn fwyfwy pwysig. Er enghraifft,os yw fformwleidwyr cotio yn anfodlon â phriodweddau penodol y ffilm cotio, gallant eu haddasu gan ddefnyddio'r dulliau canlynol:
1. Gwella neu ail-ddewis y resin sy'n ffurfio ffilm ei hun;
2. Dewis resinau amino (etherification methyl neu etherification butyl, a dewis gradd yr etherification, ac ati);
3. Cymhareb y resin sy'n ffurfio ffilm i resin amino.
4. Dewis catalydd (p'un a ddylid ei ychwanegu ai peidio, a faint i'w ychwanegu).
Y pedwar pwynt uchod i gyd, ac eithrio'r cyntaf,yn ymwneud â resinau amino. Mae priodweddau resinau amino yn dibynnu ar eu grwpiau swyddogaethol a'u gweithgaredd; felly, mae deall strwythur resinau amino yn hanfodol. Fodd bynnag, cyn deall resinau amino, mae'n hanfodol cael dealltwriaeth sylfaenol o'r resinau gwesteiwr a ddefnyddir ar y cyd â nhw.
Fel y soniwyd yn gynharach, mae resinau amino yn bennafa ddefnyddir mewn cyfuniad â resinau alkyd, resinau acrylig, resinau polyester, a resinau epocsiMae resinau alcid yn cael eu syntheseiddio'n bennaf o bolyolau a resinau polyasid trwy esteriad. Yn ystod synthesis, mae gormod o alcoholau fel arfer; efallai na fydd rhai grwpiau carboxyl o'r polyasidau yn adweithio'n llwyr, gan arwain at resinau alcid sy'n cynnwys swm penodol o grwpiau carboxyl a hydroxyl. Fel arfer, nodweddir swm y grwpiau carboxyl a hydroxyl gan werth asid a gwerth hydroxyl. Mae gwerth asid yn cyfeirio at nifer y miligramau o KOH sydd eu hangen i niwtraleiddio 1g o resin solet trwy ditradiad gyda KOH. Mae gwerth hydroxyl yn cyfeirio at nifer y miligramau o KOH sydd eu hangen i niwtraleiddio'r grwpiau OH yn llwyr mewn 1g o resin solet trwy ditradiad gyda KOH. Yn yr un modd, mae resinau polyester, resinau acrylig, a resinau amino hefyd yn cynnwys swm penodol o grwpiau carboxyl a hydroxyl. Mae'r gwahaniaeth yn gorwedd yn y deunyddiau crai a ddefnyddir i syntheseiddio'r resinau; er enghraifft, mae'r grwpiau carboxyl mewn resinau acrylig yn dod o asid acrylig, ac mae'r grwpiau hydroxyl yn dod o asid hydroxyacrylig. Mae symiau'r grwpiau carboxyl a hydroxyl mewn resinau amino hefyd yn amrywio. Mae gwerth asid, gwerth hydroxyl, a gludedd i gyd yn ddangosyddion pwysig o resinau, gan effeithio'n uniongyrchol ar eu perfformiad.
Gan ddychwelyd at bwnc resinau amino, gadewch inni edrych yn gyntaf ar eu strwythur:
Ffigur 1:
Ffigur 2
Mae Ffigur 1 yn dangos resin amino wedi'i alcyleiddio'n rhannol sy'n cynnwys grwpiau alcocsi, imino, a hydroxymethyl. Os ystyriwn y cylch chwe aelod a ffurfiwyd gan yr atomau carbon a nitrogen fel sgerbwd, gellir disgrifio'r canghennau neu'r strwythurau sy'n deillio ohono yn ffigurol fel rhai sydd â thri phen a chwe braich. Mae'r amrywiaethau lluosog ym mhriodweddau resinau amino yn union oherwydd y gwahaniaethau yn y chwe "braich" hyn a'u trefniadau a'u cyfuniadau cymhleth.
Mae Ffigur 2 yn dangos strwythur HMMM hynod gymesur, h.y., resin amino wedi'i fethyleiddio'n llawn, gydag un grŵp swyddogaethol yn unig: grŵp methoxy, sydd wedi'i ddelfrydoli. Gan na all gradd yr etheriad gyrraedd 1:6 (yr uchaf) mewn cynhyrchiad gwirioneddol, bydd yr hyn a elwir yn resin amino wedi'i fethyleiddio'n llawn bob amser yn cynnwys rhai grwpiau imino a hydroxymethyl.
Gadewch i ni ddechrau trwy ddeall egwyddorion resinau amino i ddysgu am eu priodweddau:
Y cam cyntaf wrth syntheseiddio'r resin yw adweithio melamin â fformaldehyd ym mhresenoldeb catalydd i ffurfio polyhydroxymethyl melamin. Gellir trosi'r holl atomau hydrogen gweithredol ar y cylch triasin yn grwpiau hydroxymethyl, ond mewn gwirionedd, 2 i 6 mol o fformaldehyd sy'n adweithio ar y cylch triasin. Cynrychiolir yr atomau hydrogen gweithredol heb eu hadweithio sy'n weddill gan grwpiau imino. Fel y gwelwn yn ddiweddarach, mae'r grwpiau hyn yn chwarae rhan bwysig yn y broses halltu trwy bolymeriad hunan-gyddwysiad.
Mae polyhydroxymethyl melamin yn ansefydlog iawn ac mae ganddo hydoddedd cyfyngedig mewn toddyddion cotio confensiynol. Mae resinau amino yn gweithredu'n bennaf fel asiantau croesgysylltu a halltu mewn cotiau. I greu asiant croesgysylltu addas ar gyfer cotiau, mae'r grŵp hydroxymethyl fel arfer yn cael ei ethereiddio ag alcohol cadwyn fer i leihau ei adweithedd a gwella ei gydnawsedd â deunyddiau ffurfio ffilm confensiynol a thoddyddion aliffatig. Defnyddir methanol a butanol yn gyffredin fel alcoholau cadwyn fer. Trwy reoli faint o methanol neu butanol sy'n cael ei ychwanegu ac amodau eraill, gellir cael resinau amino â gwahanol raddau o ethereiddio.
Dim ond y safleoedd sydd wedi adweithio â fformaldehyd (grwpiau hydrocsmethyl) y gellir eu capio ag alcoholau ar y pen; nid yw'r atomau hydrogen heb adweithio (grwpiau imino) yn adweithio ag alcoholau cadwyn fer. Ar ben hynny, mae'r adwaith hwn yn dangos bod pob un o'r chwe grŵp hydrocsmethyl yn adweithio ag alcoholau i ffurfio hecsaalcoxymethyl melamin, sy'n golygu y gellir rheoli adwaith un i chwe grŵp hydrocsmethyl ag alcoholau mewn gwirionedd. Dyma pam mae gennym ni fathau mor wahanol o resinau amino.
Hunan-bolymeriad o resinau amino :
Mae pwysau moleciwlaidd resinau amino yn cael ei bennu gan radd yr hunan-gyddwysiad neucroesgysyllturhwng y grwpiau swyddogaethol (imino, hydroxymethyl, alcoxymethyl) ar y cylch triasin a moleciwlau melamin. Mewn cymwysiadau terfynol, mae graddfa'r polymerization croesgysylltu yn effeithio'n sylweddol ar bwysau moleciwlaidd y resin amino a pherfformiad y ffilm cotio.
Gall adwaith hunan-gyddwysiad resinau amino ddigwydd trwy'r llwybr canlynol:
Ffigur 3:
Mae'r adwaith ar y chwith yn ffurfio pont methylen, tra bod yr adwaith ar y dde yn ffurfio pont ether methylen. Fel arfer, mynegir graddau'r pontio mewn resinau amino fel graddau'r polymerization (DP): DP = pwysau moleciwlaidd / pwysau pob cylch triasin. Roedd resinau amino cynnar yn hunan-polymerizing yn bennaf, gyda DP > 3.0. Mae datblygiadau technolegol wedi ei gwneud hi'n bosibl lleihau hunan-gyddwysiad mewn resinau amino gorffenedig. Ar hyn o bryd, mae gan resinau melamin sydd ar gael yn fasnachol DPs mor isel â 1.1.
Adlewyrchir prif effaith pwysau moleciwlaidd resin amino yng ngludedd y cotio. Rhaid gwanhau resinau melamin â DP > 2.0 â thoddydd i 50%–80% o solidau i gyflawni gludedd perthnasol. Fel arfer, cyflenwir resinau melamin o fath monomer â DP rhwng 1.1 ac 1.5 ar ffurf solidau 100% effeithiol; mae gan doddyddion ychwanegol effaith sylweddol ar VOCs y cotio gorffenedig. Mae pwysau moleciwlaidd resinau amino hefyd yn effeithio ar yr adwaith halltu cotio a phriodweddau'r ffilm. Bydd system orchuddio sy'n defnyddio resin amino DP uchel yn cyrraedd y dwysedd croesgysylltu penodedig mewn amser byrrach na system orchuddio sy'n defnyddio resin amino gyda'r un strwythur ond DP is. Felly, mae angen llai o gatalydd neu gatalydd asid gwannach ar orchuddion sy'n cynnwys asiantau croesgysylltu DP uchel i gyflawni'r un cyflwr halltu. Mae effaith pwysau moleciwlaidd ar briodweddau ffilm yn bennaf yn yr ystod hyblygrwydd. Mae haenau sy'n cael eu halltu â resinau amino DP uchel yn cynnwys canran uwch o fondiau amino-amino a llai o fondiau amino-lacr. Mae'r math hwn o strwythur rhwydwaith croesgysylltu yn ffurfio haen gyda chaledwch da ond gall fod yn frau. Weithiau gellir gwneud iawn am hyn trwy ddewis resin paent mwy hyblyg. Fodd bynnag, mae cymwysiadau sy'n gofyn am haenau hyblyg iawn fel arfer yn gofyn am resinau amino monomerig.
Gall polyesterau sy'n cynnwys grwpiau carboxyl adweithio â melamin-formaldehyd i gynhyrchu haenau arwyneb thermosetio defnyddiol gydag ystod eang o briodweddau ffisegol.
Mae llawer o resinau melamin-fformaldehyd bwtylaidd yn hyfyw yn fasnachol, yn bennaf oherwydd gwahaniaethau yng ngradd gychwynnol y polymerization (pwysau moleciwlaidd) a'r gymhareb o grwpiau alcocsi i'r rhai heb grwpiau hydroxymethyl a hydrogenau amino. Mae'r gwahaniaethau hyn yn effeithio ar gludedd hylif, cydnawsedd melamin â polyester, a chyflymder halltu'r enamel. Mae resinau melamin traddodiadol, sy'n adweithio â grwpiau hydroxyl ochr, yn croesgysylltu'n bennaf â moleciwlau polyester. Gan fod yr adwaith croesgysylltu wedi'i gatalyddu gan asid, ar dymheredd halltu rhwng 120°C a 150°C, mae asidau cryf fel arfer yn effeithio ar adwaith croesgysylltu resinau polyester; fodd bynnag, mae angen catalyddu asid ychwanegol mewn asidau gwan iawn ar rai polyesterau i halltu'r system enamel.
Mae'r ffenomen ganlynol yn bodoli: Yn ogystal ag adwaith croesgysylltu melamin-polyester, mae resin melamin-formaldehyd bwtyleiddiedig hefyd yn mynd trwy adwaith hunan-gyddwysiad. Hynny yw, mae'r resin amino yn mynd trwy hunan-groesgysylltu i ffurfio strwythur rhwydwaith melamin. Mae'r adwaith hwn yn digwydd ar yr un pryd â'r adwaith melamin-polyester ac mae'n adwaith cystadleuol. Y rheswm dros yr adwaith hwn yw, yn ogystal â grwpiau bwtocsi, mae resin melamin-formaldehyd bwtyleiddiedig hefyd yn cynnwys grwpiau methyl hydrocarbon rhydd a hydrogen o grwpiau imino, a all bob un ohonynt adweithio â'i gilydd. Unwaith y bydd y resin amino yn mynd trwy hunan-groesgysylltu, bydd yn colli rhai o'i swyddogaethau.
Er bod hunan-groesgysylltu yn aml yn rhoi caledwch a gwrthiant cemegol mwy i haenau, mae'n arwain at golled sylweddol o hydwythedd. Er mwyn cyflawni hydwythedd digonol mewn farneisiau polyester...
Mae hecsamethoxymethyl melamine (HMMM) yn resin amino monomerig sydd wedi'i hydrocsymethu'n llawn a'i fethyleiddio'n llawn. Yn debyg i felamin-fformaldehyde wedi'i fwtyleiddio, mae'n cael adwaith croesgysylltu â grwpiau hydrocsyl resin polyester ar ôl ei gynhesu, gan ffurfio solid nad yw'n meddalu. Yn ei hanfod, heb gatalydd asid, ni fydd HMMM yn cael hunan-groesgysylltu hyd yn oed gydag amser hir neu dymheredd uwch. Fodd bynnag, bydd HMMM swmp yn cael adwaith hunan-groesgysylltu ar 150°C ym mhresenoldeb catalydd asid cryf. I'r gwrthwyneb, hyd yn oed yn absenoldeb asid cryf, bydd resinau melamine ac wrea wedi'u bwtyleiddio confensiynol yn cael adweithiau hunan-groesgysylltu cryf wrth i'r tymheredd gynyddu.
Adwaith halltu resinau amino:
Gan fod resinau amino yn cael eu defnyddio i groesgysylltu'r prif foleciwlau deunydd sy'n ffurfio ffilm i mewn i strwythur rhwydwaith, mae adwaith cyd-gyddwysiad resinau amino â resinau paent o ddiddordeb mawr. Enghraifft nodweddiadol yw'r adwaith etherification (cyfnewid).grwpiau hydroxyl ar resinau paent a grwpiau alcoxymethyl ar resinau amino.
O dan amodau catalyddion gwres ac asid (amodau halltu fel arfer), mae croesgysylltu yn digwydd yn gyflym, gan gysylltu'r holl grwpiau hydroxyl sydd ar gael ar y paent. Mewn gwirionedd, wrth i strwythur rhwydwaith y polymer ffurfio, mae hylifedd yr adweithyddion yn lleihau, gan adael rhai grwpiau hydroxyl heb adweithio. Yn gyffredinol, pan fydd gormod o resin amino yn bresennol yn y cotio o'i gymharu â'r gymhareb ddelfrydol, gall y grwpiau alcocsi sy'n weddill gymryd rhan mewn adweithiau eraill neu aros heb adweithio yn y ffilm cotio. Fel y soniwyd yn gynharach, mae resinau amino yn hunan-groesgysylltu'n rhwydd ac yn adweithio â'i gilydd, gan arwain at gynnydd mewn pwysau moleciwlaidd yn ystod y cynhyrchiad. Mae'r adweithiau hyn hefyd yn digwydd yn ystod halltu cotio. Felly, yn hytrach na bod yn ffactor negyddol, mae rhywfaint o hunan-groesgysylltu resinau amino yn hanfodol ar gyfer cael matrics polymer gwydn, wedi'i bacio'n dynn. Mae'r tri grŵp swyddogaethol o resinau amino yn cymryd rhan mewn adweithiau hunan-groesgysylltu, ac mewn cotiau resin melamin wedi'u halcylu'n llawn a gatalyddir gan asidau cryf, mae tystiolaeth bod yr adweithiau hyn yn digwydd ar ôl cyfnewid ether gyda'r resin cotio. Yn absenoldeb catalyddion allanol neu gatalyddion asid gwan, mae'r adweithiau hunan-groesgysylltu hyn yn digwydd i raddau hyd yn oed yn fwy mewn systemau resin melamin â swyddogaeth imino/neu hydroxymethyl uchel. Yn y ddau achos, mae adwaith hunan-polymerization bach yn hanfodol ar gyfer ffurfio strwythur rhwydwaith da.
Yn ystod halltu haenau croesgysylltiedig resin amino, adweithiau eraill sy'n digwydd yw tynnu fformaldehyd a hydrolysis. Mae tynnu fformaldehyd yn digwydd yn rhwydd ar dymheredd halltu arferol, sef bron yr unig reswm dros ryddhau fformaldehyd yn ystod halltu resinau amino; y fformaldehyd arall yw fformaldehyd rhydd.
Pan fydd resinau amino yn croesgysylltu i ffurfio ffilmiau ac yn caledu, mae rhai adweithiau hydrolysis yn digwydd. Yn ystod y broses hon, mae rhai grwpiau alcocsimethyl yn cael eu trosi'n grwpiau hydroximethyl. Gall hydrolysis resinau melamin â chynnwys imino neu hydroximethyl uchel gael ei gatalyddu gan alcalïau, a gall hyd yn oed ddigwydd yn araf ar dymheredd ystafell. Mae hyn yn gwneud resinau amino yn fwy tueddol o hunan-groesgysylltu, gan arwain at gynnydd yng ngludedd y cotio yn ystod storio. Er mwyn osgoi hyn, gellir defnyddio resinau melamin wedi'u methyleiddio'n llawn neu gyd-doddyddion sy'n gwrthsefyll hydrolysis alcalïaidd mewn cotiau dŵr. Mae resinau melamin wedi'u alkyleiddio'n llawn yn gwrthsefyll hydrolysis wedi'i gatalyddu gan alcali mewn systemau dŵr. Nid yw resinau melamin wedi'u alkyleiddio'n llawn ac wedi'u alkyleiddio'n rhannol yn gwrthsefyll hydrolysis wedi'i gatalyddu gan asid mewn systemau dŵr; felly, rhaid defnyddio catalydd asid wedi'i flocio yn y system ddŵr.
Os ydych chi eisiau gwybod mwyasiant croesgysylltucynhyrchion, mae croeso i chi gysylltu â ni.
Amser postio: 19 Rhagfyr 2025