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氨基树脂生产案例 案例内容 氨基树脂是由含有氨基的化合物如尿素、三聚氰胺或苯代三聚氰胺与甲醛和醇类经缩聚而成的树脂的总称，重要的树脂有脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)和聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)等。本案例介绍氨基树脂的生产工艺。 一、生产原理及生产工艺 （一）生产原理 1、在氨基树脂整个生产过程中，主要发生了三个化学反应： （1）加成反应（羟甲基化反应） 氨基化合物和醛类（主要是甲醛）的加成反应可在碱或酸的催化下进行。其反应速率与PH值、温度、反应物的比例以及反应时间有关。一般来说，当PH=7时，羟甲基化反应较慢，pH＞7，反应加快，在pH=8～9时，生成的羟甲基衍生物较稳定。 （2）缩聚反应 羟甲基衍生物在酸性催化剂存在下，可与氨基化合物的酰胺基或羟甲基缩合，生成亚甲基键。 含羟甲基越多的羟甲基衍生物，它们分子间的缩聚反应越慢。反之，羟甲基少的，分子中活性氢原子多，分子间的缩聚反应越快。 （3）醚化反应 羟甲基衍生物低聚物具有亲水性，不溶于有机溶剂，因此不能用于涂料。因此，必须经过醇类醚化改性，醚化后的树脂中具有一定数量的烷氧基，使原有分子的极性降低，并获得在有机溶剂中的溶解性，并作为涂料交联剂使用。 如果以甲醇醚化，树脂具有水溶性，具有快固性，可用于水性涂料中作交联剂；亦可与溶剂型醇酸树脂并用。用乙醇醚化的树脂可溶于乙醇，它的固化速度慢于甲醚化产物。以丁醇醚化的树脂在有机溶剂有较好的溶解性。以辛醇醚化时，因其本身极性小，和羟甲基（–CH2OH）反应缓慢，所以需先以低级醇（甲醇或丁醇）醚化，然后再与辛醇经醚交换反应，才能制得辛醚化树脂。由此可见，单元醇的分子链越长，醚化物可溶解性越好，但固化速度更慢。 丁醇醚化的树脂在溶解性、混溶性、固化性、涂膜性能和成本等方面都较理想，又因原料易得，生产工艺简便，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。醚化反应是在弱酸性条件下，在过量丁醇中进行的，过量的丁醇有利于醚化反应进行，未反应的丁醇可作为溶剂。必须指出的是，在弱酸性条件下，醚化反应和缩聚反应是同时进行的。 在此，特别指出的是，在生产制备单体型高烷基氨基树脂时，要避免缩聚和降低树脂中游离态醛类含量。 （二）生产工艺 氨基树脂的生产过程可分为三个阶段： （1） 反应阶段 ①一步法：树脂在反应过程中不区分碱性和酸性两个阶段，而是将各种原料投入后，在微酸性介质中同时进行羟甲基反应，醚化反应和缩聚反应。本法工艺简单，但必须严格控制pH值，使三种反应平衡地进行，达到规定的反应程度。 ②二步法：物料先在微碱性介质中主要进行羟甲基化反应，反应到一定程度后，再转入微酸性介质中进行缩聚和醚化反应。由于在碱性阶段形成的羟甲基化合物较稳定，转入醚化反阶段后也较平稳，所以生产过程较易控制。 （2） 脱水阶段 ①蒸馏法 这是利用蒸馏手段将反应体系中水分全部蒸出的方法。一般加入少量苯类溶剂进行三元共沸蒸馏。甲苯或二甲苯都可采用，纯苯由于毒性较大，已不采用。苯类的用量约为醇量的10%。常压法在常压回流脱水，通过分水器分出水分，醇类返回反应体系，由于水分不断及时地排出。使醚化反应和缩聚反应向右进行。该方法醇损耗少，树脂收率高。减压法脱水温度低，树脂在蒸馏阶段质量变化小，终点易控制，但醇损耗较大。 ②分水法 是在蒸馏脱水前先将反应体系中部分水分离出去的方法。甲醛溶液中约含63%的水，缩聚和醚化反应时又有一部分反应水生成。全部水采用蒸馏法脱出，耗能大，工时长，而且反应中若有亲水性小分子物残留在树脂中，影响树脂抗水性和贮存稳定性。以二步法为例，当树脂在碱性反应阶段，形成的羟甲基衍生物是亲水性的，能溶于热水，溶液透明，树脂转入酸性反应阶段，随着缩聚和醚化反应的进行，树脂极性逐渐减少，由亲水性转变憎水性，这时溶液呈浑浊，若此时使溶液静止，溶液即分为二层，上层为树脂的醇溶液，下层为水层。分水法即分去下层水，然后再蒸出残余的水，此方法耗用热量少，若控制一定的缩聚程度，调整好树脂层和水层之间极性差距，可使树脂中的亲水性小分子更多地分离掉，有利于提高树脂内在质量，但醇类损耗较蒸馏法大。 在实际生产中，在脱水阶段通过测定树脂粘度控制缩聚程度，从测定树脂对200号油漆溶剂油的容忍度来控制醚化程度。测定容忍度应在规定的不挥发分含量及规定的溶剂中进行，否则得出的数值将是不同的。测定方法为称3g试样于100ml烧内，在25℃搅拌下以200号油漆溶剂油进行滴定，至试样溶液显示乳浊在15秒钟内不消失为终点。1g试样可容忍200号油漆溶剂油的克数即为树脂的容忍度数值。容忍度也可以用100g试样能容忍的溶剂的克数表示。 当容忍度达到终点后，脱去过多的醇，调整粘度至规定范围，然后进入最后一个阶段：后处理阶段。 （3） 后处理阶段 ①水洗 有些树脂为了提高质量。可增加水洗工