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湿强剂三聚氰胺甲醛树脂及其改性

2021年08月18日 安宁市机械设备网

湿强剂三聚氰胺甲醛树脂及其改性

关键词:三聚氰胺甲醛树脂;增湿强纸;制备原理;制备工艺;注意事项;应用实例;损纸处理;改性

三聚三聚氰胺甲醛树脂(Melamine Formaldehyde Resin)简称MF树脂,全名为三羟甲基三聚氰胺树脂,是由三聚氰胺粉末与甲醛在微碱性条件下缩合反应而成的水溶性树脂,是造纸工业中广泛使用的湿强剂。MF树脂在提高纸张湿强度的同时,还能使其它一些指标如裂断长、耐折度、施胶度、耐磨性、纸张尺寸稳定性等有相应提高。MF树脂为热固性树脂,它在高温和酸性介质中,能由水的可溶物转变为水的不溶物,在纤维界面交联成树脂网络,使纤维之间具有更高的结合力,从而提高了纸的湿强度。湿强度的概念是指纸张在完全浸湿之后所测定的强度,湿强与干强的比率称湿强百分率。通常认为:湿强百分率大于15%的纸张,是“增湿强纸”。未经湿强剂处理的纸张,其湿强度只有其干强度的3%~10%。使用热固性树脂后,湿强百分率可增加到30%~40%。

由于树脂固化需要酸性条件,因此在涂布加工纸中,MF树脂不能同碱性的涂料组分相溶,故必须对MF树脂改性。MF树脂中的游离甲醛含量高,固化要求的pH值较低(4~4.5),对纸张的白度和耐久性有不良影响。

改性改性MF树脂主要是阴离子改性和阳离子改性,改性MF树脂改善了MF树脂的某些性能,在造纸工业上得到更广泛的应用。

1 MF树脂的制备

1.1反反应机理

树脂MF树脂是三聚氰胺与甲醛的缩聚产品,三聚氰胺与甲醛反应,可生成含有1~6个羟甲基的一系列衍生物,适用于造纸工业使用的是三羟甲基三聚氰胺。在反应物配比上,必须控制它们的摩尔比为1∶3。反应方程式如下:(略,详见印刷版)

为使为使三聚氰胺反应完全,必须添加比理论需要量要多的甲醛,按经验采用1∶3.3较好。

三羟三羟甲基三聚氰胺并不直接做湿强剂使用,还应将它在稀盐酸溶液中进行熟化处理,直至出现微蓝色霞雾状,即完成了缩聚反应。反应方程式如下。(略,详见印刷版)

为使在盐酸存在条件下,三羟甲基三聚氰胺进行自动限制聚合作用,形成约20个链节的胶体粒子。

1.2工工艺流程及设备

工艺工艺流程和设备如图1所示。

图1 MF制备工艺流程

图2 MF树脂添加量对湿强度的影响

1.3操操作程序

工艺在3m3带锚式搅拌器的搪瓷反应釜中

加入600kg甲醛(浓度37%)溶液,用10%的NaOH调节pH值至8.3~8.5,然后加入三聚氰胺(含量99.8%)300kg, 搅拌30min并升温。当温度升至75℃时,保温30min,此时反应已完成。停止加温,加水稀释,温度降至35℃以下,稀释浓度至20%,再加入35%的盐酸240kg进行酸溶解。待树脂全溶后停止搅拌,泵入贮存槽稀释至10%浓度,放置成熟,存放72h以上,当出现微蓝色霞雾状时,MF树脂方成熟。再稀释至2%浓度贮存备用。稀释后的MF树脂可以贮存3个月时间而不失效。

1.4生生产中应注意的几个问题

失误MF树脂的制备在工艺操作上若有失误,则容易造成“蹲锅”,导致整锅原料报废,故在生产中应特别注意以下几个问题:

应特(1)加入甲醛后,一定要先调整pH值,将甲醛溶液的pH值调至8.3~8.5,再加三聚氰胺。加入三聚氰胺搅拌30min后,必须复查并调整pH值,保证反应在碱性介质中进行。如果在较高的温度,较大的浓度,较低的pH值情况下,三聚氰胺甲醛树脂便以很快的速度形成不可逆的冻胶体或硬块(即俗称“蹲锅”),导致整锅报废。反应前调整甲醛溶液的pH值,目的是中和甲醛溶液中残存的甲酸。在反应进行过程中,及时复查、调整pH值,为的是中和反应过程中形成的甲酸。

形成(2)合成温度控制在75±2℃,升温阶段速度要缓慢,以每分钟升温不超过2℃为宜,尤其在升温后期应注意控制不要超温。实践证明,升温速度过快时,虽然温度很快达到75℃保温阶段,但三聚氰胺并未溶解好,溶液仍呈悬浮液状态。反应的升温阶段,应按一定的升温曲线控制:

时间(min)051015202530温度(℃)25354554616875

反应反应介质的温度对反应速度和三聚氰胺的溶解度有很大的影响,反应温度在60℃以下时,三聚氰胺溶解不完全,反应进行较慢;温度超过60℃,三聚氰胺溶解,反应速度加快。但若温度超过80℃,会造成羟甲基三聚氰胺分解,也会使其过早地固化。

会使(3)保温30min后,一定要先稀释降温,再快速加入盐酸。若盐酸浓度不够或加入太慢,介质会在中性和弱酸性过程停留时间较长,三聚氰胺甲醛树脂就会很快形成不可逆的白色硬块析出,导致整锅报废。三羟甲基三聚氰胺树脂是树脂的初聚物,在

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