氨基树脂的结构、分类、性能以及应用

氨基树脂的结构、分类、性能以及应用

一、氨基树脂的结构与分类
氨基树脂是指含有氨基的化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应制得的热固性树脂。氨基树脂在模塑料、黏结材料、层压材料以及纸张处理剂等方面有广泛的应用。
涂料用氨基树脂既可按醚化剂分类，又可按母体化合物分类，还可按醚化程度分类。按醚化剂的不同，可分为丁醚化氨基树脂、甲醚化氨基树脂以及混合醚化氨基树脂（甲醇和乙醇混合醚化、甲醇和丁醇混合醚化的氨基树脂）；按每体化合物的不同，可分为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂以及共缩聚树脂（三聚树脂尿素共缩聚树脂、三聚氰胺苯代三聚氰胺共缩聚树脂）；按醚化程度的不同，可分为聚合型部分烷基化氨基树脂、聚合型高亚氨基高醚化氨基树脂以及单体型高烷基化氨基树脂。
按结构分类，丁醚化氨基树脂主要属于聚合型部分烷基氨基树 脂，这类树脂羟甲基含量较高，醚化程度低，分子量较高。

二、氨基树脂的性能与应用
氨基树脂的性能既与母体化合物的性能有关，又与醚化剂及醚化程度有关。树脂的醚化程度一般通过测定树脂对200号溶剂油的容忍度来控制。测定容忍度在规定的不挥发分含量及规定的溶剂中进行，测定方法是：称39试样于l00mL烧杯中，在25℃时搅拌下以200号溶剂油进行滴定，至试样溶液显示乳浊并在15s内不消失为终点。1ｇ试样可容忍200号溶剂油的质量(g)即为树脂的容忍度。容忍度也可用100ｇ试样能容忍的溶剂的质量(g)来表示。

1．脲醛树脂的性能
脲醛树脂具有如下特性：价格低廉，来源充足；分子结构上含有极性氧原子，与基材的附着力好，可用于底漆，亦可用于中间层涂料；用酸催化时可在室温固化，故可用于双组分木器涂料；以脲醛树脂固化的涂膜改善了保色性，硬度较高，柔韧性较好，但对保光性有一定的影响；用于锤纹漆时有较清晰的花纹。但因脲醛树脂溶液的黏度较大，故贮存稳定性较差。
用甲醇醚化的脲醛树脂仍可溶于水，它具有快固性，可用作水性涂料交联剂，也可与溶剂型醇酸树脂并用。用乙醇醚化的脲醛树脂可溶于乙醇，它固化速度慢于甲醚化脲醛树脂。以丁醇醚他的脲醛树脂在有机溶剂中有较好的溶解度。一般来说，单元醇的分子链越长，醚化产物在有机溶剂中的溶解性越好，但固化速度较慢。
丁醚化脲醛树脂在溶解性、混溶性、固化性、涂膜性能和成本等方面都较理想，且原料易得，生产工艺简单，所以与溶剂型涂料相配合的交联剂常采用丁醚化氨基树脂。丁醚化

脲醛树脂是水白色黏稠液体，主要用于和不干性醇酸树脂配制氨基醇酸烘漆，以提高醇酸树脂的硬度、干性等。因脲醛树脂的耐候性和耐水性稍差，因此大多用于内用漆和底漆。
大多数实用的甲醚化脲醛树脂属于聚合型部分烷基化的氨基树脂，这类树脂有良好的醇溶性和水溶性。甲醚化脲醛树脂具有快固性，对金属有良好的附着力，成本较低，可作高固体涂料、无溶剂
涂料交联剂。工业甲醚化脲醛树脂有两种规格，一种分子量较低，和各种醇酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂有良好的混溶性；另一种具有较高的分子量，适合与干性或不干性短油醇酸树脂配合使用，以芳香烃和醇类的混合物为溶剂，涂膜有良好的光泽和耐冲击性。

2．三聚氰胺甲醛树脂的性能
三聚氰胺甲醛树脂简称三聚氰胺树脂，是多官能团度的聚合物，常和醇酸树脂、热固性丙烯酸树脂等配合，制成氨基烘漆。
与丁醚化脲醛树脂相比，丁醚化三聚氰胺树脂的交联度较大，其热固化速度、硬度、光泽、抗水性、耐化学性、耐热性和电绝缘性都较脲醛树脂优良。且过度烘烤时能保持较好的保光保色性，用它制漆不会影响基体树脂的耐候性。丁醚化三聚氰胺树脂可溶于各种有机溶剂，不溶于水，可用于各种溶剂型烘烤涂料，固化速度快。
甲醚化的三聚氰胺树脂可分为三类，第一类是聚合型部分甲醚化的三聚氰胺树脂，这类树脂游离羟甲基较多，甲醚化度较低，分子量较高，水溶性较好；第二类为聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂，这类树脂游离羟甲基少，甲醚化度较第一类高，分子量较第一类低，分子中保留了一定量的亚氨基，可溶于水和醇类溶剂；第三类是单体型高甲醚化三聚氰胺树脂，该类树脂游离羟甲基最少，中醚化度高，分子量最小，基本上是单体，需要助溶剂才能溶于水。
甲醚化氨基树脂中产量最大、应用最广的是六甲氧基甲基三聚氰胺树脂(HMMM)，它是一个6官能度的单体化合物，属于单体型高醚化三聚氰胺树脂。HMMM可溶于醇类、酮类、芳烃、酯类、醇醚类溶剂，部分溶于水。工业级HMMM分子结构中含极少量的亚氨基和羟甲基，它作交联剂时固化温度高于通用型丁醚化三聚氰胺树脂，有时还需加入酸性催化剂帮助固化，固化涂膜硬度大，柔韧性大。HMMM可与醇酸、聚酯、热固性丙烯酸树脂、环氧树脂中羟基、羧基、酰氨基进行交联反应，也可作织物处理剂、纸张涂料，或用于油墨制造、高固体涂料。
聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂可溶于醇类，也具有水溶性，可用于水性涂料。树脂中的反应基团主要是甲氧基甲基和羟

甲基。它与醇酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、热固性丙烯酸树脂配合作交联剂时，易于基体树脂的羟基进行缩聚反应，同时也进行自缩聚反应，产生性能优良的涂膜。基体树脂的酸值可有效地催化固化反应，增加配方中的氨基树脂的用量，涂膜的硬度增加，但柔韧性下降。与丁醚化三聚氰胺相比，它具有快固性，具有较好的耐化学性，可代替丁醚化三聚氰胺树脂应用于通用型磁漆及卷材涂料中。
聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂的分子量比部分甲酰化的三聚氰胺树脂低，易溶于芳烃溶剂、醇和水，适于作高固体涂料，以及需要高温快固的卷材涂料交联剂。与聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂不同之处在于树脂中保留了一定量的未反应的活性氢原子。由于醚化反应较完全，经缩聚反应后树脂中残余的羟甲基较少，但它能像部分烷基化的氨基树脂一样在固化时能进行交联反应，也能进行自缩聚反应。增加涂料配方中氨基树脂的用量可得到较硬的涂膜。这类树脂与含羟基、羧基、酰氨基的基体树脂反应时，基体树脂的酸值可有效地催化交联反应，外加弱酸催化剂如苯酐、烷基磷酸酯等可加速固化反应。由于树脂中亚氨基含量较高，使它有较快的固化性。在低温（120℃以下）固化时，由于进行自缩聚的同时进行了有效的交联厦应，故能得到性能优良的涂膜。以它交联的涂料固化时释放甲醛较少，厚涂层施工时不易产生缩孔，并且在烘烤后涂料的保重性也较好。

3．苯代三聚氰胺甲醛树脂的性能
苯代三聚氰胺分子中引入了苯环，与三聚氰胺相比，降低了整个分子的极性。因此与三聚氰胺相比，苯代三聚氰胺在有机溶剂中的溶解性增大，与基体树脂的混溶性也大为改善。以苯代三聚氰胺交联的涂料初期有高度的光泽，其耐碱性、耐水性和耐热性也有所提高。但由于苯环的引入，降低了官能度，因而涂料的固化速度比三聚氰胺树脂慢，涂膜的硬度也不及三聚氰胺，耐候性较差。一般来说，苯代三聚氰胺适用于内用漆。
实用的甲醚化苯代三聚氰胺大多属于单体型高烷基化氨基树脂。由于苯环的引入，使这类树脂具有亲油性，在脂肪烃、芳香烃、醇类中有良好的溶解性，涂膜具有优良的耐化学品性，它已应用于溶剂型涂料、高固体涂料及水性涂料中。在电泳涂料中，它作为交联剂，与基体树脂配合，还显示优良的电泳共进性。

4．共缩聚树脂的性能
共缩聚树脂主要有三聚氰胺尿素共缩聚树脂、三聚氰胺苯代三聚氰胺共缩聚树脂。
以尿素取代部分三聚氰胺，可提高涂膜的附着力和于性，成本降低，如取代量

过大，则将影响涂膜的抗水性和耐候性。
以苯代三聚氰胺取代部分三聚氰胺，可以改进三聚氰胺树脂和醇酸树脂的混溶性，显著提高涂膜的初期光泽、抗水性和耐碱性，但对三聚氰胺树脂的耐候性有一定的影响。

总的来说，在涂料中，由氨基树脂单独加热固化所得的涂膜硬而脆，且附着力差，因此氨基树脂常与其他树脂如醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂等配合，组成氨基树脂漆。氨基树脂在氨基树脂漆中主要作为交联剂，它提高了基体树脂的硬度、光泽、耐化学品性以及烘干速度，而基体树脂则克服了氨基树脂的脆性，改善了附着力。氨基树脂在一定的温度下经过短时间烘干后，即形成强韧的三维结构涂层。
与醇酸树脂漆相比，氨基树脂漆的特点是：清漆色泽浅，光泽高，硬度高，有良好的电绝缘性；色漆外观丰满，色彩鲜艳，附着力优良，耐老化性好．具有良好的抗性；干燥时间短，施工方便，有利于涂漆的连续化操作。尤其是三聚氰胺甲醛树脂，它不与干性醇酸树脂、热固性丙烯酸树脂、聚酯树脂配合，可制得保光保色性极佳的高级白色或浅色烘漆。这类涂料目前在车辆、家用电器、轻工产品、机床等方面得到了广泛的应用。