专利名称：纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂及其制备方法
技术领域：
本发明属于装饰纸浸渍胶粘剂制备技术领域，更具体涉及一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的配方及其制备方法。
背景技术：
三聚氰胺甲醛树脂是木材工业常用的浸渍树脂。因其固化后硬度较高，胶层无色透明，可充分体现原装饰纸的颜色与花纹，用其浸渍的装饰纸、装饰板被广泛用于家具与家装上。但未经改性的三聚氰胺甲醛树脂稳定性差，贮存期短，而且耐磨性通常低于300转， 使产品的使用寿命明显缩短，不利于节能环保。将三聚氰胺甲醛树脂进行改性，提高贮存稳定性和耐磨性，不但方便工厂使用，而且延长了产品的使用寿命，有利于节约资源，减少能耗，符合国家节能减排的产业政策。公开号为CN 1616510A的发明专利公开了 “改性三聚氰胺尿素甲醛共聚树脂的制造和用于生产浸渍纸”。该专利中以尿素替代部分三聚氰胺降低了胶粘剂的成本，而且具有良好的渗透性、流动性、固化速度快等特点。但也由于尿素的加入使得耐磨性降低。公开号为CN101591867的发明专利公开了“装饰层压板浸渍纸用三聚氰胺改性尿醛树脂及其制备方法”。该专利提供了一种用于浸渍装饰层压板的树脂胶，其原料配比为 尿素与甲醛的摩尔比为1 1.7 1.9，三聚氰胺用量占尿素重量的15 25%。虽然该发明的树脂胶有成本低，树脂渗透性好，无色透明，贮存期长，常温下3天不发白，不沉淀的特点，但大量尿素的使用必然导致浸渍的装饰纸耐磨性能下降。公开号为CN101676313的发明专利公开了 “一种环保新型装饰纸用浸渍三聚氰胺树脂及其制造工艺”。该专利在三聚氰胺树脂生产的后期加入一种甲醛捕捉剂，使得生产的浸渍树脂游离甲醛含量<0.3%，大大低于国标GB/T 14732中所规定的的要求。但以该树脂浸渍的装饰纸的耐磨性能很低，仅150转，极大地影响了最终产品的使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂及其制备方法，该树脂制备方法简单，稳定性好，贮存期长，固化后耐磨性能好，可提高产品的使用寿命。本发明是通过如下技术方案实施的
一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法包括如下步骤
①向反应釜中加入30- 80份水，开动搅拌器；
②加入70- 230份甲醛溶液，用碱液调节pH=8. 5 一 10. 0，控制温度60 — 75°C，反应 5-10分钟；
③加入100- 120份三聚氰胺，反应温度为80-95°C，反应70 — 100分钟；
④加入30- 60份羟基类醇物质，反应20 - 30分钟；
⑤加入12- 50份纳米二氧化硅，反应20 - 30分钟，将温度调整为40°C以下，即制备成所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂； 以上份数皆为重量份数。所述步骤②的甲醛溶液的浓度为35. 5%-37. 5%。所述步骤②的碱液的质量浓度为5% - 40%，所述步骤②的碱液包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种混合物的水溶液。所述步骤④的羟基类醇物质包括乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇的一种或几种混合物。所述步骤⑤的纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅、经硅烷偶联剂处理过的纳米二氧化硅中的一种或几种。所述制备过程均在搅拌状态下进行，所述步骤①、②、③或④的搅拌转速分别为 60 — 80转/分钟；所述步骤⑤的搅拌转速为100 — 200转/分钟。所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的原料组成及配比为纳米二氧化硅12 - 50份，三聚氰胺100 - 120份，水30 — 80份，甲醛溶液70 — 230份，羟基类醇物质30 — 60份。所述纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅、经硅烷偶联剂处理过的纳米二氧化硅中的一种或几种；
所述甲醛溶液的浓度为35. 5%-37. 5%。所述羟基类醇物质包括乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇的一种或几种混合物。本发明与现有技术相比具有如下优点 ①延长了树脂的贮存期，常温贮存期可达30天。②以该树脂浸渍的装饰纸耐磨性好，普通树脂浸渍的装饰纸耐磨性通常小于300 转，而该树脂可达1000转以上。③以该树脂浸渍的装饰纸等产品可明显延长使用寿命。因此，制备纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂，既符合国家节能减排的产业政策，又可给厂家和消费者带来较好的经济效益。
具体实施例方式一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法包括如下步骤
①向反应釜中加入30- 80份水，开动搅拌器；
②加入70- 230份甲醛溶液，用碱液调节pH=8. 5 一 10. 0，控制温度60 — 75°C，反应 5-10分钟；
③加入100- 120份三聚氰胺，反应温度为80-95°C，反应70 — 100分钟；
④加入30- 60份羟基类醇物质，反应20 - 30分钟；
⑤加入12- 50份纳米二氧化硅，反应20 - 30分钟，将温度调整为40°C以下，即制备成所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂；
以上份数皆为重量份数。所述步骤②的甲醛溶液的浓度为35. 5%-37. 5%。所述步骤②的碱液的质量浓度为5% - 40%，所述步骤②的碱液包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种混合物的水溶液。
所述步骤④的羟基类醇物质包括乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇的一种或几种混合物。所述步骤⑤的纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅、经硅烷偶联剂处理过的纳米二氧化硅中的一种或几种。所述制备过程均在搅拌状态下进行，所述步骤①、②、③或④的搅拌转速分别为 60 — 80转/分钟；所述步骤⑤的搅拌转速为100 — 200转/分钟。实施例1
在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入30份水、70份浓度为37. 5%的甲醛，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，以适量浓度为20%的碳酸氢钠溶液调节pH=8. 5，升温至70°C， 保温7min ；然后加入100份三聚氰胺，开始升温至90°C，保温搅拌90min ；再加入50份的无水乙醇，继续反应25min ；然后加入15份经偶联剂KH-550处理过的纳米二氧化硅，提高搅拌器转速至100转/分钟，继续搅拌30min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例2
在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入80份水、200份浓度为37. 0%的甲醛，同时控制搅拌器转速为70转/分钟，以适量浓度为40%的氢氧化钠溶液调节pH=10. 0，升温至60°C， 保温IOmin ；然后加入120份三聚氰胺，开始升温至80°C，保温搅拌SOmin ；再加入30份的丙三醇，继续反应20min ；然后加入50份纳米二氧化硅，控制搅拌器转速为200转/分钟，继续搅拌20min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例3
将18g聚乙烯醇溶于100份的水中，备用；将氢氧化钠与碳酸钠按质量比为2:1混合， 再配置成浓度为20%的碱液，备用；在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入40份水、160 份浓度为36. 5%的甲醛，同时控制搅拌器转速为80转/分钟，以适量浓度为20%的氢氧化钠_碳酸钠混合碱液调节PH=9. 5，升温至68°C，保温5min ；然后加入110份三聚氰胺，开始升温至92°C，保温搅拌95min ；再加入60份已配置好的聚乙烯醇溶液，继续反应30min ；然后加入37份纳米二氧化硅，控制搅拌器转速为180转/分钟，继续搅拌30min ；降温至40°C 以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例4
将20份的聚乙烯醇溶于100份的水中，备用；在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入 50份水、230份浓度为36. 0%的甲醛，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，以适量浓度为 30%的氢氧化钠溶液调节pH=9. 2，升温至62°C，保温Smin ；然后加入120份三聚氰胺，开始升温至85°C，保温搅拌70min ；再加入35份已配置好的聚乙烯醇溶液，继续反应28min ；然后加入35份纳米二氧化硅，控制搅拌器转速为150转/分钟，继续搅拌25min ；降温至40°C 以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例5
将纳米二氧化硅与经偶联剂KH-560处理过的纳米二氧化硅按质量比为1:1混合，备用；在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入60份水、120份浓度为37. 0%的甲醛，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，以适量浓度为20%的氢氧化钠溶液调节pH=9. 0，升温至75V， 保温Smin ；然后加入108份三聚氰胺，开始升温至85°C，保温搅拌IOOmin ；再加入55份的无水乙醇，继续反应22min ；然后加入33份纳米二氧化硅混合物，控制搅拌器转速为120转 /分钟，继续搅拌30min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例6
将纳米二氧化硅与经偶联剂KH-550处理过的纳米二氧化硅按质量比为3:1混合，备用；在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入36份水、180份浓度为37. 5%的甲醛，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，以适量浓度为25%的碳酸钠溶液调节pH=8. 8，升温至70°C，保温 7min ；然后加入100份三聚氰胺，开始升温至90°C，保温搅拌85min ；再加入45份的乙二醇， 继续反应25min ；然后加入20份纳米二氧化硅混合物，控制搅拌器转速为100转/分钟，继续搅拌23min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。 实施例7
将无水乙醇与丙三醇按体积比为4:1混合，备用；在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入65份水、100份浓度为36. 5%的甲醛，同时控制搅拌器转速为75转/分钟，以适量浓度为10%的氢氧化钠溶液调节pH=8. 9，升温至65°C，保温6. 5min ；然后加入120份三聚氰胺，开始升温至92°C，保温搅拌90min ；再加入60份的无水乙醇与丙三醇混合液，继续反应 25min ；然后加入12份纳米二氧化硅，控制搅拌器转速为150转/分钟，继续搅拌28min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。实施例8
在可控温带搅拌器的反应釜中分别加入75份水、220份浓度为35. 5%的甲醛，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，以适量浓度为25%的氢氧化钠溶液调节pH=9. 8，升温至60°C， 保温9min ；然后加入115份三聚氰胺，开始升温至83°C，保温搅拌75min ；再加入50份的乙二醇，继续反应28min ；然后加入45份经偶联剂KH-570处理过的纳米二氧化硅，控制搅拌器转速为180转/分钟，继续搅拌25min ；降温至40°C以下即成所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂。本发明所述一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂使用时，用于浸渍装饰纸或装饰板等，在普通浸胶槽中即可实现，浸胶量为200%— 480%，浸渍次数为2—4次。浸渍纸贴面工艺采用热压，热压工艺为热压单位压力1. 5 — 2. 5MPa，温度140 — 170°C，时间 0.6 — 1.5min。表面耐磨性能为，磨耗值彡40mg/100转，表面耐磨可以达到1000转，而花纹图案无磨损，素色不露底，超过GB/T 15102-2006 “浸渍胶膜纸饰面人造板”中耐磨性能的要求。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤①向反应釜中加入30- 80份水，开动搅拌器；②加入70- 230份甲醛溶液，用碱液调节pH=8. 5 — 10.0，控制温度60 — 75°C，反应 5-10分钟；③加入100- 120份三聚氰胺，反应温度为80-95°C，反应70 — 100分钟；④加入30- 60份羟基类醇物质，反应20 - 30分钟；⑤加入12- 50份纳米二氧化硅，反应20 - 30分钟，将温度调整为40°C以下，即制备成所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂；以上份数皆为重量份数。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法， 其特征在于所述步骤②的甲醛溶液的浓度为35. 5%-37. 5%。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法， 其特征在于所述步骤②的碱液的质量浓度为5% - 40% ；所述步骤②的碱液包括氢氧化钠、 碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种混合物的水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法， 其特征在于所述步骤④的羟基类醇物质包括乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法， 其特征在于所述步骤⑤的纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅、经硅烷偶联剂处理过的纳米二氧化硅中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的制备方法， 其特征在于所述制备过程均在搅拌状态下进行，所述步骤①、②、③或④的搅拌转速分别为60 — 80转/分钟；所述步骤⑤的搅拌转速为100 — 200转/分钟。
7.—种如权利要求1所述的制备方法制备的改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂，其特征在于所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的原料组成及配比为纳米二氧化硅 12 - 50份，三聚氰胺100 - 120份，水30 — 80份，甲醛溶液70 — 230份，羟基类醇物质 30 - 60 份。
8.根据权利要求7所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂，其特征在于所述纳米二氧化硅包括纳米二氧化硅、经硅烷偶联剂处理过的纳米二氧化硅中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂，其特征在于所述甲醛溶液的浓度为35. 5%-37. 5%。
10.根据权利要求7所述的纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂，其特征在于所述羟基类醇物质包括乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇的一种或几种混合物。
全文摘要
本发明涉及一种纳米二氧化硅改性三聚氰胺甲醛耐磨树脂的配方及其制备方法，其原料为纳米二氧化硅、三聚氰胺、水、甲醛、碱液、羟基类醇物质；其制备方法为向反应釜中加入水，再依次加入甲醛、碱液、三聚氰胺、羟基类醇物质、纳米二氧化硅，各反应一段时间即成。采用这种方法制备的三聚氰胺甲醛耐磨树脂，制备方法简单，稳定性好，贮存期长；以该树脂浸渍的装饰纸，花纹清晰，表面耐磨性能超过1000转，可用于浸渍胶膜纸饰面人造板的生产。
文档编号C08K3/36GK102219885SQ20111010489
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者曾月鸿, 林巧佳, 陈奶荣 申请人:福建农林大学