一种三聚氰胺甲醛模塑料及其制备方法与流程

本技术涉及模塑料的，更具体地说，它涉及一种三聚氰胺甲醛模塑料及其制备方法。

背景技术：

1、三聚氰胺甲醛模塑料是由甲醛和三聚氰胺共缩聚而成的树脂与各种助剂复合而成的一种热固性塑料，具有易成型，成型收缩率低，尺寸精度高，加工性能好等优点。由于三聚氰胺甲醛模塑料制品具有优异的阻燃性、耐漏电性和耐电弧性，而被广泛应用于制作电器的外壳、电器部件、线圈的托架、电器开关等电学部件。

2、但是，由于三聚氰胺甲醛树脂具有刚性高分子网格结构，制成的三聚氰胺甲醛模塑料制品存在韧性不足、易发生脆性断裂等固有的力学缺陷，导致其应用受限。目前，相关技术使用聚乙二醇对三聚氰胺甲醛模塑料进行改性来增强韧性，比如一种聚乙二醇改性的三聚氰胺甲醇模塑料，通过在80-90℃、ph＝8.0-9.0条件下，三聚氰胺与37wt％的甲醛水溶液发生羟甲基化反应生成多羟基三聚氰胺，然后向多羟基三聚氰胺中加入聚乙二醇，两者在弱碱环境下反应，使聚乙二醇长链与三嗪环相连，生成柔性较好的双-三嗪环结构化合物，使相邻三嗪环间距变大，从而提高材料的韧性。

3、检测结果表明，聚乙二醇改性的三聚氰胺甲醛模塑料的缺口抗冲击性能为1.5kj/m2，无缺口冲击强度为5.4kj/m2，弯曲强度为73mpa。但是，随着科技的不断发展，聚乙二醇改性的三聚氰胺甲醛模塑料的韧性已不能满足人们的需要。因此，三聚氰胺甲醛模塑料的韧性仍然有待提升。

技术实现思路

1、为了提高三聚氰胺甲醛模塑料的韧性，本技术提供一种三聚氰胺甲醛模塑料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种三聚氰胺甲醛模塑料，采用如下的技术方案：

3、一种三聚氰胺甲醛模塑料，包括如下重量百分比的组分：

4、改性三聚氰胺甲醛树脂40-60％；

5、无机纤维10-20％；

6、填料20-40％；

7、固化剂1-2％；

8、所述改性三聚氰胺甲醛树脂由以下方法制备得到：

9、s1.将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与氨基聚乙二醇羟基的n,n-二甲基甲酰胺溶液混合，得到混合物a；

10、s2.将纤维素的n,n-二甲基甲酰胺溶液与混合物a混合，保温反应，得到混合物b；

11、s3.将混合物b冷却后，加入无水乙醇中，沉淀，得到氨基聚乙二醇羟基-纤维素接枝共聚物；

12、s4.调节甲醛的ph至碱性，并加入三聚氰胺和氨基聚乙二醇羟基-纤维素接枝共聚物，加热反应，得到混合物c，真空脱水，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；

13、所述氨基聚乙二醇羟基、纤维素和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的重量比为1：(0.3-0.8):(0.5-1.5)；

14、所述三聚氰胺、甲醛和氨基聚乙二醇羟基-纤维素接枝共聚物的重量比为1:(3-6):(0.2-2)。

15、通过采用上述技术方案，通过羟基使氨基聚乙二醇羟基接枝于纤维素主链，并通过使氨基聚乙二醇羟基的端氨基参与羟甲基化、缩聚和交联反应，将氨基聚乙二醇羟基-纤维素接枝共聚物接入三聚氰胺甲醛树脂两相邻三嗪环之间，对三聚氰胺甲醛树脂进行改性，纤维素的接入有效提高了三聚氰胺甲醛模塑料制成品的韧性。通过上述操作，使纤维素通过化学改性连接于树脂本体，改善了传统纤维素只能对模塑料进行物理改性而使纤维素增韧效果受限的情况，有效提高了纤维素的改性效果，提高了三聚氰胺甲醛模塑料的韧性。同时，接枝共聚物的耐热性能比聚乙二醇的耐热性能更优异，有效降低了接枝对三聚氰胺甲醛模塑料的耐热性能的影响。

16、优选的，所述氨基聚乙二醇羟基的平均分子质量为2000-3500。

17、通过采用上述技术方案，纤维素和氨基聚乙二醇羟基通过纤维素主链两侧的氨基的反应与多个三嗪环连接，使用平均分子质量为2000-3500的氨基聚乙二醇羟基可以有效增加相邻两三嗪环之间的距离，从而进一步增加三聚氰胺甲醛模塑料制成品的韧性，同时，降低了聚乙二醇链长过长对改性三聚氰胺甲醛模塑料其他性能的影响，从而提高了改性三聚氰胺甲醛模塑料的综合性能。

18、优选的，所述改性三聚氰胺甲醛树脂固含量为60-80wt％。

19、通过采用上述技术方案，固含量为60-80wt％的改性三聚氰胺甲醛树脂对模塑料韧性的提升效果最好。同时，改性三聚氰胺甲醛模塑料所含的水分较少，有效改善了成型过程中改性三聚氰胺甲醛模塑料与模具黏连的情况，并减少了成型烘干过程中材料翘曲的情况发生，便于模塑料的加工成型，从而提高了材料的可加工性。

20、优选的，所述填料为无机刚性填料，所述无机刚性填料为球形纳米微粒，且所述无机刚性填料的粒径大小为6000-8000目。更优选的，所述无机刚性填料为氧化铝、二氧化硅和碳酸钙中的一种或多种。

21、通过采用上述技术方案，无机刚性填料对交联形成的框架进行填充，当材料受力形变时，无机刚性填料可以产生应力集中效应，引发其周围机体屈服，从而吸收大量的变形功，进一步起到增韧效应。球形纳米微粒有利于屈服的发生，从而在本体未达到机体屈服应力时，局部发生屈服，从而使材料本体的韧性提高。并且，氧化铝具有耐高温的惰性，多孔性，尺寸稳定性好，可对改性三聚氰胺甲醛树脂进行补强增韧。二氧化硅能够对抗紫外线，提高材料的抗老化性能、强度和耐化学性能。碳酸钙成本较低，并且能够提高材料的稳定性、硬度及刚度，改进塑料的加工性能，能改善混炼过程中的粘流性，减少粘模的情况发生，提高模塑料的综合性能。

22、优选的，所述无机刚性填料和所述无机纤维均经过偶联剂表面处理；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种或多种。

23、通过采用上述技术方案，上述偶联剂分子可以同时与无机物材料表面化学基团和改性三聚氰胺甲醛树脂发生反应，形成牢固键合作用或物理吸附缠绕作用，从而将无机物材料与改性三聚氰胺甲醛树脂连接，增大填料和无机纤维与改性三聚氰胺甲醛树脂的亲和度和相容能力，使填料和无机纤维在有机树脂中均匀分布，保证了填料和无机纤维充分发挥作用，最大限度提高三聚氰胺甲醛模塑料的综合性能。

24、优选的，所述无机纤维的纤维长度为3-12mm。

25、通过采用上述技术方案，当无机纤维的纤维长度小于3mm范围内时，模塑料制品的韧性随纤维长度增长增强，其它性能无明显变化。当无机纤维的纤维长度处于3-12mm范围内时，模塑料制品的韧性性能最好，强度降低，但降幅较小。当无机纤维纤维长度增加，模塑料制品的韧性无明显变化，强度降幅较大。

26、优选的，所述固化剂为双氰胺、间苯氧基苯甲酸、有机酸酐的一种或多种。

27、通过采用上述技术方案，上述固化剂均为潜伏式固化剂，潜伏式固化剂在室温下对模塑料没有作用，延长了模塑料的存储时间，减少了模塑料原料的浪费。当对模塑料进行加工处理时，对模塑料进行升温处理，当达到120℃以上后，固化剂催化模塑料进行交联固化，便于模塑料的成型。双氰胺是一种高温固化剂，在生产过程中稳定，在产品贮存过程中稳定，但分解后酸值不够低会影响固化度，影响制品表面光泽度，助剂间苯氧基苯甲酸和有机酸酐能够促进固化度，提高制品表面光泽度。

28、第二方面，本技术提供一种三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法，采用如下的技术方案：

29、一种三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法，包括如下制备步骤：

30、s1、将无机纤维、填料和固化剂混合均匀，得到混合物d；

31、s2、将改性三聚氰胺甲醛树脂与混合物d捏合，得到混合物e；

32、s3、喷雾干燥，得到三聚氰胺甲醛模塑料。

33、通过采用上述技术方案，对材料进行捏合，可以使无机纤维、无机刚性填料和固化剂充分分散于改性三聚氰胺甲醛树脂内，从而保证了有效分子的分散度，保证了模塑料的综合性能的提高。

34、综上所述，本技术具有以下有益效果：

35、1、由于本技术采用将纤维素与氨基聚乙二醇羟基接枝的方法，将氨基聚乙二醇羟基接于纤维素的主链，从而将氨基引入纤维素上，由于氨基可以参与三聚氰胺甲醛树脂生成过程中的羟基化和缩聚反应，将氨基聚乙二醇羟基-纤维素共聚物接入三聚氰胺甲醛树脂，对三聚氰胺甲醛树脂进行化学改性，提高树脂本身的韧性，从而提高了三聚氰胺甲醛模塑料的韧性，同时，将纤维素与氨基聚乙二醇羟基接枝处理后，有效提高了氨基聚乙二醇羟基的耐热性，从而提高了改性三聚氰胺甲醛模塑料的耐热性，提高了材料的综合性能。

36、2、本技术中优选平均分子质量为5000-7000的氨基聚乙二醇羟基，由于处于此分子质量范围内的氨基聚乙二醇羟基具有较长的链长，可以有效增加两相邻三嗪环之间的距离，进一步提高了材料韧性的提升效果，同时处于此分子量范围的氨基聚乙二醇羟基对材料强度的影响较小，最大程度提高了材料的综合性能。

37、3、本技术中无机刚性填料优选粒径大小为6000-8000目的球形纳米微粒，处于此粒径范围内的超细微粒表面缺陷少，非配对原子多，与聚合物发生物理或化学结合的可能性更大，增强了粒子与基体的界面粘结，更有利于材料韧性的增强。