[发明专利]多臂羟甲基三聚氰胺衍生物及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及热固性树脂改性技术领域，尤其涉及一种多臂羟甲基三聚氰胺衍生物的制备方法及其应用，将六羟甲基三聚氰胺分散于惰性稀释剂中，加入有机长链改性剂，用酸调节体系pH至2.5～4.5，于50～80℃下反应2～12h后，用碱调节体系pH值为7，减压蒸馏回收惰性稀释剂后，得到多臂羟甲基三聚氰胺衍生物。本发明通过控制添加的多臂羟甲基三聚氰胺衍生物种类及含量，控制密胺树脂网络交联密度及弹性增韧区域大小和数量，实现密胺树脂韧性的可控性。通过本发明多臂羟甲基三聚氰胺衍生物改性后的高韧性密胺材料效果显著，与未添加多臂羟甲基三聚氰胺衍生物的密胺树脂制品相比，其冲击强度最多可提高50～120％。

技术领域

本发明涉及热固性树脂改性技术领域，尤其涉及一种多臂羟甲基三聚氰胺衍生物及其制备方法、应用。

背景技术

密胺树脂是一种环保、性能优良的热固性塑料，主要由三聚氰胺和甲醛聚合得到。首先三聚氰胺与甲醛溶液形成预聚体，再与纤维材料、脱模剂、催化剂混合均匀后，干燥，然后在压机上通过热和压力使其得到固定外形的密胺制品。密胺制品外观光滑，尺寸稳定，有较强的硬度与耐用性，且无毒无味、耐磕碰、耐腐蚀、耐高温、耐低温，被广泛地用于餐饮器具、机械配件、电子仪器等各个领域。

由于密胺树脂独特的三聚氰胺和甲醛三维交联网络结构，分子链运动受阻，使密胺树脂材料在受到外界冲击时表现出了明显的脆性。密胺制品，特别是密胺餐具，虽然耐摔性优于传统的陶瓷制品，但在使用过程中仍然存在较大的破损率，大大降低了产品的使用寿命，带来不小的经济损失及资源的浪费。因此，提高密胺制品的韧性，对密胺产业的发展与提升密胺制品的市场占有率具有非常重要的意义。

目前，密胺制品的增韧改性主要在密胺树脂中引入玻璃纤维、碳纤维、植物纤维、高分子有机链等第二相物质的物理改性方法和在三维交联网络中引入柔性链段的化学改性方法来实现。物理改性方法对密胺树脂韧性的提高受到了密胺树脂基体自身脆性的限制，其改性效果有限。而化学改性方法从根本上解决了密胺树脂脆性的弱点，对密胺树脂韧性的提高具有较大的空间和潜力。

化学改性主要是在三聚氰胺结构上进行修饰，目前的化学改性方法主要有以下两种：(1)通过有机长链改性剂如聚乙二醇[李曼曼等.高分子材料科学与工程,2015,31(1):158-163.马天信.粘接,1999,20(2):23-25.]，戊二醛等与三聚氰胺反应，将有机长链直接连接到三聚氰胺上，并成为交联网络中的柔性连段。但此类反应效率较低，接枝率有限，即引入的有机长链数量较少，增韧效果有限。且二官能团有机长链的引入受到了三聚氰胺、甲醛水溶液、三聚氰胺甲醛反应条件等因素的影响，反应体系较为复杂；

(2)采用改性剂甲醇与羟甲基三聚氰胺反应[颜小东等.高校化学工程学报,2016,30(6):1306-1312.]，得到甲醚化的羟甲基三聚氰胺，但此类改性羟甲基三聚氰胺接枝链较短，主要应用于涂料中。尚未看到将甲醇改性应用于密胺树脂中，并提高密胺树脂韧性的相关报道，理论上对三聚氰胺的增韧相对有限。该反应中甲醇活性较大，反应较容易进行。由于有机长链自身特性，若想制备有机长链改性六羟甲基三聚氰胺，其制备技术与甲醇改性存在较大差异，在密胺树脂中的应用也不明确。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种结构多样化、具有1～4个有机长臂多臂羟甲基三聚氰胺衍生物，该多臂羟甲基三聚氰胺衍生物通过有机长链改性六羟甲基三聚氰胺仍有部分反应位点，能参与三聚氰胺-甲醛交联网络的形成，进而将柔性有机长链引入密胺树脂中。

本发明还提供了一种多臂羟甲基三聚氰胺衍生物的制备方法，该方法条件易于控制、对设备无特殊要求，产率高，易于大规模产业化生产。

本发明还提供了多臂羟甲基三聚氰胺衍生物在密胺树脂中的应用，通过多臂羟甲基三聚氰胺衍生物结构设计，密胺树脂制品配方及工艺设计，制备得到了高韧性密胺树脂，其冲击强度可提高50～120％，提高了密胺制品的质量，延长了密胺制品的使用寿命，节约资源，保护环境，促进密胺制品行业的可持续发展。