关于高性能氨基模塑料及制备的技术研究

关于高性能氨基模塑料及制备的技术研
究
摘要：氨基模塑料作为一种热固性塑料，常因综合性能良好、价格低廉等特
性广泛应用于电子仪表、电器结构件、日用品等方面。

但氨基模塑料强度低，脆
性大，限制了其在高档电器材料领域的进一步应用。

现本文对于氨基模和制备方
法进行研究，以期制备高性能氨基模。

关键词：氨基模塑料高性能制备方法
引言：随着汽车制造，飞行器、船舶、高端智能装备的蓬勃发展，本该继续
发光发热的氨基模塑料由于其强度较低，脆性大已限制了其在高端电器、汽车、
飞行器、船舶、智能装备零配件领域的应用。

目前我国无论UF模塑料还是MF模塑料都是一般用途的品级，且基本无系列化，高性能品种亦少。

开发阻燃性、高强度、耐高压、耐冲击、耐开裂性等高性
能产品是我国氨基模塑料领域的一个重要方向，特别是大力发展UF（脲醛）、MF （密胺）模塑料的玻纤增强型和碳纤增强型品种，使产品系列化，尤为重要。

1、氨基模塑料：
氨基塑料是指含有氨基或酰氨基的化合物与甲醛反应而生成的热固性树脂。

工业上应用较多的氨基树脂有：脲醛树脂（尿素—甲醛树脂）、蜜胺树脂（三聚
氰胺—甲醛树脂）。

氨基树脂无毒、无臭、坚硬、耐刮伤、无色、半透明，可制
成各种色彩鲜艳的塑料制品，广泛应用于航空、电器等领域，另外其泡沫塑料可
用来作隔声、隔热材料。

氨基塑料（AF）是以含有氨基或酰氨基官能团的化合物
如脲、三聚氰胺及苯胺等与醛类化合物如甲醛等缩聚反应制成氨基树脂为基体树脂，纸浆为主要填充物，经捏合、造粒制成的复合物，简称AF。

其中包括脲甲醛（脲醛）树脂（UF）、三聚氰胺（密胺）甲醛树脂（MF）、苯胺甲醛树脂、脲—
三聚氰胺甲醛树脂及脲—硫脲甲醛树脂等很多品种。

应用较多的为脲醛树脂（UF）
和三聚氰胺甲醛树脂（MF）两种，其中UF的产量占80%，MF占15%以上。

氨基树
脂的最大用途为刨花板和胶合板的黏合剂，其次为涂料和纤维，用于塑料制品的
仅占10%左右，主要用于餐具的制造。

脲和甲醛（UF）经缩聚，通过变定就成为热固性的脲—甲醛塑料，也称氨基
膜塑料、电玉粉。

电玉粉压制的制品无臭、无毒、无味，对霉菌作用较稳定，成本较低，外观
良好，部分透明，能够制得各种颜色鲜艳的制品，氨基膜塑料压制的制品在我们
生活中被广泛用到，如插线板、开关、机器手柄、仪表外壳、旋钮、日用品、储
物盒、瓜果盘（大型超市都有售）、花盆、装饰品、麻将牌等，并且耐表面放电（耐电弧），但其耐水性不及酚醛塑料，在水中长期浸泡后绝缘性能会降低。

制
品热处理后表面硬度进一步提高，但冲击强度和抗拉强度下降。

若用三聚氰胺代
替一部分脲而得的脲—甲醛塑料，则耐水性和耐热性均有所提高。

三聚氰胺甲醛（MF）俗称密胺，是三聚氰胺与甲醛的缩聚物，经变定而成为
热固性树脂。

三聚氰胺甲醛塑料可制成各种色彩、耐光、无毒，在-20～100℃的
温度范围内性能变化小，耐沸水不变形，故作为餐具很适合，特别是航空用的茶
杯等。

由于其质轻、不碎、能蒸煮、无毒等特点而广泛地代替笨重的易碎陶瓷制品。

由于三聚氰胺甲醛的耐水、耐溶剂、耐燃、耐污染、耐老化、高强度、高光
泽的优异性能，在一定程度上改善了氨基塑料的某些缺点，同时也避免了酚醛塑
料的着色性、耐电弧性、耐漏性差等缺陷。

2、现有产品缺点：
现有氨基模塑料技术分为两种。

一种是采用螺杆挤出工艺将氨基树脂，填料，助剂和玻璃纤维等混炼、分散、挤出；另一种是将玻璃纤维磨碎后添加到氨基模
塑料粉体中再分散。

在上述两种工艺制备方法中，都对玻璃纤维进行了剪切等物
理破坏，使得玻璃纤维的长度变短，表面经偶联剂等处理的界面也有不同程度的
破坏，打破了原有的玻璃纤维的物理化学性质，导致玻璃纤维的增强效果变差。

3、高性能氨基模：
本文所提出的高性能氨基模塑料，包括以下重量份数的原料：氨基树脂粉
30‑70份、无机填料10‑25份、分散剂0 .3‑1份、润滑剂0 .5‑1份、脱模剂
0 .5‑1 .5份、偶联剂0 .1‑1份、颜料0 .1‑1份、促进剂0‑1份、造粒助剂1‑3份、玻璃纤维10‑50份。

氨基树脂粉为密胺树脂粉、脲醛树脂粉或三聚氰胺改性
的脲醛树脂粉。

无机填料为煅烧高岭土、膨润土、碳酸钙、云母粉、硅微粉、氢氧化铝、氢
氧化镁、硫酸钡、蒙脱石粉、硫酸钙中的一种或多种；无机填料的目数≥325目，目数≥800目，更为的目数≥1250目；为避免氨基模在成型后因为温度的缘故导
致收缩，树脂粉的含水率应该≤3％，更好的选择为含水率≤1 .5％的密胺树脂粉。

无机填料的水分≤3％，最好≤1.5%。

分散剂采用六偏硫酸钠、焦磷酸钠、聚乙二醇‑200聚丙二醇‑600、烷基酚聚
乙烯醚、硬脂酸丁酯、硬脂酸酰胺中的一种或多种；或者是聚乙二醇‑200、聚丙
二醇‑600、烷基酚聚乙烯醚中的一种或多种。

润滑剂使用聚乙二醇‑1000、聚乙二醇4000、聚丙二醇‑1000、聚丙二醇‑4000、聚丙二醇‑330N、硬脂酸复合酯、油酸酰胺和芥酸酰胺、PE蜡、二甘醇二苯甲酸
酯中的一种或多种；更好的选择是聚乙二醇‑1000、聚乙二醇4000、聚丙二醇
‑1000、聚丙二醇‑4000、聚丙二醇‑330N中的一种或多种。

脱模剂选择硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺硬、脂酸钙、二甲硅油、
甲基苯基硅油、乳化硅油中的一种或多种。

偶联剂选择硅烷偶联剂、锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种，较优
的选择是硅烷偶联剂，环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、密胺硅烷偶联剂
的一种或几种，最好是环氧基硅烷偶联剂。

促进剂选择氨基磺酸铵、氯化铵、对甲基苯磺酸铵、酒石酸铵等的一种或多种，颜料为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、炭黑、铬绿中的一种或多种，造粒助
剂为聚乙烯醇水溶液、乙二醇水溶液或聚乙二醇水溶液等中的一种或多种。

玻璃纤维使用玻璃纤维短切丝，其单丝直径为3‑50um ，较好的选择是
5‑30um，更好的是5‑15um；选用的玻璃纤维短切丝，长度为1.0cm‑6cm，较好的是1 .5‑3mm，更好的是1 .5‑2mm；玻璃纤维需要经偶联剂处理，偶联剂为硅烷偶联剂、锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂等中的一种或多种，使用硅烷偶联剂，较好的选
择是含有密胺、乙烯基、环氧基硅烷偶联剂。

4、高性能氨基模制备方法：
配制造粒助剂：按要求的比例将去离子水和聚乙烯醇或乙二醇、聚乙二醇投
入反应锅中加入至完全溶解，冷却后装桶，用以备用。

对玻璃纤维进行预处理，将偶联剂配置成10％‑50％的水溶液，需要酸进行
水解的偶联剂需调pH值3‑5；通过卧式搅拌机将偶联剂与水混合物均匀喷洒在玻
璃纤维表面上后，备用；将密胺树脂粉、无机填料、分散剂、润滑剂、脱模剂、
促进剂、颜料等投入高速搅拌机中搅拌分散20‑40分钟分散均匀；将之前已经预
处理过的玻璃纤维短切丝和分散好的氨基树脂混合物投入带有搅拌羽与侧向回击
羽的釜式搅拌造粒釜中，开动搅拌羽，以50‑80R/min的转速搅拌5‑15分钟；开
始滴加造粒助剂，同时提高搅拌羽转速150‑200R/min，造粒助剂在3‑6分钟内滴
加完成；造粒助剂滴加完成后，提高搅拌羽转速250‑400R/min，同时开启回击羽，回击羽转速100‑300R/min回击分散较大的颗粒，在此状态下造粒5‑10分钟，取
样检测，粒子合格率达到80％以上，关闭回击羽，并将搅拌羽的转速调整
为10‑30R/min后开始放料。

在放料的时候注意放料速度，以避免放料过多导致无法彻底烘干；将造粒好
的料均匀输送至垂直震动盘式干燥提升机的料盘内，在震动的作用下，模塑料颗
粒不断地从底部料盘内向上移动，并在热风的作用下进行干燥，热风的温度应控
制在80‑110℃，垂直震动盘式干燥提升机出口物料的含水率控制在2‑4％为合格。

干燥好的物料经输送带冷却后再进入振动筛筛分，筛网分两层，上层筛网目
数5‑10目，下层筛网40‑60目；通过上层筛网不过下层筛网的为优等品，不过上
层筛网的经破碎筛分的为合格品，而通过下层筛网的细粉再回收利用。

5、高性能氨基模优点：
与现有技术相比，本文所提出的高性能氨基模的优点是：
在制备塑料模的过程中，采用釜式搅拌造粒工艺技术，先将氨基树脂粉、填料、分散剂、脱模剂、润滑剂、促进剂、颜料等通过高速搅拌机搅拌分散好，再
加入玻璃纤维短切丝，在带有搅拌羽与侧向回击羽的釜式搅拌造粒釜中，滴加聚
乙烯醇水溶液、乙二醇水溶液、聚乙二醇水溶液等造粒助剂，通过不同速率正向
搅拌，侧向回击分散，干燥，冷却、筛分等工艺手段，制备玻璃纤维增强的颗粒
状氨基模塑料，该模塑料呈颗粒状，玻璃纤维被外层的树脂粉等包裹。

在氨基模塑料颗粒料的制备过程中，氨基树脂粉等粉体在聚乙烯醇水溶液、
乙二醇等和搅拌、回击的作用下，以玻璃纤维为核心聚集成颗粒。

整个过程玻璃
纤维几乎不受破坏，因而制备的氨基模塑料强度高，特别是回转破坏强度高，且
综合性能好，可满足高端电器、汽车、飞行器、船舶、智能装备等零部件制造中
对高端氨基模塑料的需求，特备适用于高速旋转的零部件制造。

结语：
本文对塑料模进行结构化研究，针对现有技术的缺点进行了改进，使得改进
后制备出来的氨基模结构得到优化，成为高性能的氨基模塑料，应用到其高端电器，汽车，飞机等零件制备中，促进了氨基模的发展。

参考文献
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