第五章 氨基树脂 以含有氨基官能团的化合物与醛类(主要是甲醛)经缩聚反应制得的热固性树脂称为氨基树脂。它是热固性涂料中最重要的交联剂。
这两个反应可以制得一类性能优异的氨基树脂。
涂料工业用氨基树脂有四类:
(1)脲醛树脂。(2)三聚氰胺甲醛树脂
(3)苯代三聚氰胺甲醛树脂
(4)共缩聚树脂:三聚氰胺脲甲醛共缩聚树脂;三聚氰胺苯代三聚氰胺甲醛共缩聚树脂
涂料工业中制成氨基烘漆另一组份可以是醇酸、聚酯、环氧、丙烯酸。水溶性氨基树脂可用于水溶性涂料。
第一节 氨基树脂的反应原理 一、在水相或醇相中的反应
(一)羟甲基化在接近室温与弱碱性条件下,在水相中发生加成反应生成羟甲基脲。
(二)树脂的烷基化在弱酸性条件下,用醇与羟甲基进行醚化反应。
目的:1)改进在有机溶剂中的溶解性;2)改进与其它树脂的相容性。
以甲醇醚化,树脂仍具有水溶性。它具有快固性,可用于水性涂料中作交联剂。以丁醇醚化的树脂在溶解性、混容性、固化性、涂膜性能和成本等方面都较理想,所以与溶剂型涂料相配合的交联剂常采用丁醇醚化的氨基树脂。
二、涂料中氨基树脂的反应
氨基树脂涂料通常通过烘烤固化。在氨基-醇酸树脂涂料中发生的主要反应为:
与醇酸的反应:
氨基树脂之间的反应:
反应(8)、(9)都放出ROH,∴氨基树脂中要加ROH作稳定剂,以提高氨基树脂的贮存稳定性。
酸性催化剂能促进固化反应,降低固化温度。醇酸树脂中的剩余-COOH本身也是一种催化剂。加入对甲苯磺酸效果更明显。
第二节 氨基树脂的制备方法 以三聚氰胺甲醛树脂的合成为例简单介绍制备方法。
一、合成工艺
二、合成反应
第一步:三聚氰胺(Ⅰ)与过量甲醛反应,在碱性条件下生成六羟甲基三聚氰胺(Ⅱ,简称HM3)。
第二步:在酸性条件下(Ⅱ)与过量的醇和甲醇反应可得六甲氧基甲基三聚氰胺(Ⅲ)。
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(一)羟甲基化在接近室温与弱碱性条件下,在水相中发生加成反应生成羟甲基脲。
(二)树脂的烷基化在弱酸性条件下,用醇与羟甲基进行醚化反应。
目的:1)改进在有机溶剂中的溶解性;2)改进与其它树脂的相容性。
以甲醇醚化,树脂仍具有水溶性。它具有快固性,可用于水性涂料中作交联剂。以丁醇醚化的树脂在溶解性、混容性、固化性、涂膜性能和成本等方面都较理想,所以与溶剂型涂料相配合的交联剂常采用丁醇醚化的氨基树脂。
二、涂料中氨基树脂的反应
氨基树脂涂料通常通过烘烤固化。在氨基-醇酸树脂涂料中发生的主要反应为:
与醇酸的反应:
氨基树脂之间的反应:
反应(8)、(9)都放出ROH,∴氨基树脂中要加ROH作稳定剂,以提高氨基树脂的贮存稳定性。
酸性催化剂能促进固化反应,降低固化温度。醇酸树脂中的剩余-COOH本身也是一种催化剂。加入对甲苯磺酸效果更明显。