三聚氰胺纤维改性及工艺研究
摘要
本文采用苯代三聚氰胺(BG)及聚乙二醇(PEG)对三聚氰胺甲醛(MF)树脂进行了改性研究，并讨论了BG及PEG对MF树脂的改性机理以及纺丝原液改性剂的作用机理。研究并确定了纺丝原液的制备工艺，制得了初生纤维。并利用FTIR、XRD、DTA、TG等表征手段研究了固化工艺对纤维结构的影响，结果表明纤维的分解温度达到370℃。研究了固化工艺和纤维力学性能的关系，结果表明BG改性纺丝原液后所得纤维在160℃下处理1h后的综合性能最好，伸长率为13％左右；PEG改性纺丝原液后所得纤维在130℃下处理3h后的综合性能最好，伸长率超过了13％。BG和PEG改性纺丝原液后所得纤维在保持原有优异性能的条件下，韧性得到了显著提高。
The melamine-formaldehyde (MF) resin has been successfully modified using Benzoguanamine (BG) and polyethylene glycol (PEG) as the modified agent. The modified mechanism of BG and PEG to MF resin was discussed, and the action mechanism of the modified agent of the filature resin solution was also discussed. The preparation technics of the filature resin solution have been obtained and the firstborn fibers were prepared. The effect of solidification technics on the structure of fibers was studied by FTIR, XRD, DTA and TG The results indicated that the decomposing temperature of the fibers reached 370 ℃. The influence of solidification technics on the mechanical properties of fibers has been investigated. The results showed that, for the filature resin solution modified by BG, the break-stress reached 180N/mm" and elongation ratio reached 13% when the fibers were solidified at 160℃ for lh. For the filature resin solution modified by PEG, the fibers solidified at 130 ℃ for 3h, their elongation ratio was above 1
3%. The toughness of fibers modified was greatly improved while the excellent flame-retardancy was maintained.
The melamine-formaldehyde (MF) resin has been successfully modified using Benzoguanamine (BG) and polyethylene glycol (PEG) as the modified agent. The modified mechanism of BG and PEG to MF resin was discussed, and the action mechanism of the modified agent of the filature resin solution was also discussed. The preparation technics of the filature resin solution have been obtained and the firstborn fibers were prepared. The effect of solidification technics on the structure of fibers was studied by FTIR, XRD, DTA and TG The results indicated that the decomposing temperature of the fibers reached 370 ℃. The influence of solidification technics on the mechanical properties of fibers has been investigated. The results showed that, for the filature resin solution modified by BG, the break-stress reached 180N/mm" and elongation ratio reached 13% when the fibers were solidified at 160℃ for lh. For the filature resin solution modified by PEG, the fibers solidified at 130 ℃ for 3h, their elongation ratio was above 1
3%. The toughness of fibers modified was greatly improved while the excellent flame-retardancy was maintained.
引文
1 刘国杰．氨基树脂化学进展Ⅰ合成化学进展．涂料工业．1989，1，43～48
2 倪玉德．涂料制造技术．北京：化学工业出版社，2003
3 兰承剑．耐烧蚀非金属材料在固体火箭发动机上的研究与应用．
4 赵惠芳，陈旭东．三聚氰胺后加工产品应用及市场分析．用化．1993，3，1～13
5 宋国星．三聚氰胺甲醛树脂稳定溶液的一次性制备．20～24
6 United States Patent 6035005
7 Mike Kent著，朱慧键译．Basofil纤维—应用于高温场合的三聚氰胺基纤维．产业用纺织品．1999(13)：30～33
8 吴温池．应用于高温干态过滤的三聚氰胺材料的研制．产业用纺织品．2000(8)：19～21
9 王正洲，范维澄，瞿保钧．聚合材料阻燃性能试验方法相关性研究进展．合成橡胶工业，2001(3)：178～180
10 石万聪，石志博，蒋平平．增塑剂及其应用．第一版．北京：化学工业出版社，2002
11 Anstrichstoffe und kunststoffe, gemeinsame Begriffe. Beuth Berlin in DIN 55947:1973
12 ASTM D-883: Plastics Nomenclature. ASTM .Standards. Part 27. ASTM Philadephia. 1966:381
13 Barron, H. Plastics. London: 1943, 7:449
14 Clark, E W. Chem.& Ind. 1941, 60:225
15 Debell, J.M. Modern Plastics. 1942, 20:89
16 Mead, D.J., et al. J. Am. Chem. Soc. 1942, 64:283
17 Dolittle A. K., The Technology of Solvents and Plasticizcrs. New. York: Wiley. 1954
18 Clark, E W. Plasticizcrs. Chem. Ind.1941, 10:225～230
19 Houwink R., Fundamentals of Synthetic Polymers Technology in Its Chemical and Physical Aspect, Ncw York: Elsevier, 1949
20 Houwink. R., Dissolving Swelling and Plasticizing of Polymers, Proc, X1 Int. Congr. Pure Appl. Chem. London. 1953, 5:575～583
21 孙载坚．塑料增韧．第一版．南京：化学工业出版社，1980
22 Maria L．著，王佩云译．塑料添加剂的作用．第一版．重庆．轻工业出版社，1980
23 王妮，魏征．功能纤维及其在劳动防护服中的应用．产业用纺织品，2001(4)：22～26
24 宫克．三聚氰胺甲醛树脂合成与性能的研究．沈阳化工，1996(4)：25～27
25 刘国杰，耿耀宗．涂料应用科学与工艺学．北京：中国轻工业出版社．1994：124
26 洪啸吟，冯汉保．涂料化学．北京：科学出版社．1997：161～162
27 Omila T. Melamine—Formaldehyde Resin: Molecular Species Distributions of Methylolmelamines and Some Kinetics of Methylolation. J. Polym. Sci., 1977, 15: 2347～2365
28 杭祖圣．三聚氰胺甲醛树脂纤维的工艺研究．硕士学位论文．南京：南京理工大学，2004
29 施宁．氨基交联剂新进展．上海涂料，2002，6(40)：9～17
30 Dennis E.E.,Timothy P.G.对三聚氰胺交联剂的化学性能、用途的了解及开发新的高性能涂料．中国涂料，1995(4)：34～40
31 陈志泉，宁平，赖汉全等．醚化三聚氰胺作氨基塑料固化剂．塑料工业，1994(3)：38～40
32 大连理工大学无机化学教研室．无机化学．北京：高等教育出版社，1998
33 谭晓明，尚永华，李焰等．硼酸根与甲阶酚醛树脂中酚羟基和邻位羟甲基的螯合反应．离子交换与吸附，2002，18(1)：69～75
34 潘祖仁．高分子化学．北京：化学工业出版社，1997
35 马天信．聚7二醇对三聚氰胺甲醛树脂的改性研究．粘结，1999，20(2)：23～25
36 陈世杰．涂料工艺．第一分册．北京：化学工业出版社．1994：685～720
37 高彦芿，许越广，刘德屿．苯代三聚氰胺甲醛树脂的相对分子量分布．清华大学学报，1999，2(4)：33～36
38 吴翊，李永乐，胡清军．应用数理统计．第一版．长沙：国防科技大学出版社．1995
39 何曼君，董西侠编．高分子物理．上海：复旦大学出版社，1990
40 王贵恒．高分子材料成型加工原理．北京：化学工业出版社，1982
41 王宗明，何欣翔，孙殿卿．实用红外光谱学．北京：石油化学工业出版社．1978
42 王乃岩．分子光谱分析及分子结构分析．南京：南京理工大学．1994
43 陈镜泓．李传儒．热分忻及其应用．北京：科学出版社．1985
44 蔡正千．热分析．北京：高等教育出版社．1993
45 周上祺．X射线衍射分析．重庆：重庆大学出版社．1991
46 姚穆，周锦芳，黄淑珍．纺织材料学．中国纺织出版社．2002
47 潘道成，鲍其鼎，于同隐．高聚物及其共混物的力学性能．上海：上海科学技术出版社，1988
48 United States Patent 5496625
49 王新龙，宋晔，马卫华．高分子材料科学与工程实验．第一版．南京：南京理工大学出版社．2000
50 Rabic J.E.著，吴世康，漆宗能等译．高分子科学实验方法．北京：科学出版社．1987
51 United States Patent 1452629
52 United States Patent 4996289
53 United States Patent 5084488
54 United States Patent 5162487
55 United States Patent 6297178
56 United States Patent 6065153
57 United States Patent 6192520
58 United States Patent 5849648
59 薛金秋．化纤机械．北京：中国纺织出版社，1999
60 魏大昌．化纤机械设计原理．北京：纺织工业出版社，1984
61 高雨声，张瑞志，李德深．化纤设备．北京．纺织工业出版社，1989
62 董纪震，赵耀明，陈雪英等．合成纤维生产工艺学(上册)．第二版．北京：中国纺织出版社，1994
63 董纪震，赵耀明，陈雪英等．合成纤维生产工艺学(下册)．第二版．北京：中国纺织出版社，1994
2 倪玉德．涂料制造技术．北京：化学工业出版社，2003
3 兰承剑．耐烧蚀非金属材料在固体火箭发动机上的研究与应用．
4 赵惠芳，陈旭东．三聚氰胺后加工产品应用及市场分析．用化．1993，3，1～13
5 宋国星．三聚氰胺甲醛树脂稳定溶液的一次性制备．20～24
6 United States Patent 6035005
7 Mike Kent著，朱慧键译．Basofil纤维—应用于高温场合的三聚氰胺基纤维．产业用纺织品．1999(13)：30～33
8 吴温池．应用于高温干态过滤的三聚氰胺材料的研制．产业用纺织品．2000(8)：19～21
9 王正洲，范维澄，瞿保钧．聚合材料阻燃性能试验方法相关性研究进展．合成橡胶工业，2001(3)：178～180
10 石万聪，石志博，蒋平平．增塑剂及其应用．第一版．北京：化学工业出版社，2002
11 Anstrichstoffe und kunststoffe, gemeinsame Begriffe. Beuth Berlin in DIN 55947:1973
12 ASTM D-883: Plastics Nomenclature. ASTM .Standards. Part 27. ASTM Philadephia. 1966:381
13 Barron, H. Plastics. London: 1943, 7:449
14 Clark, E W. Chem.& Ind. 1941, 60:225
15 Debell, J.M. Modern Plastics. 1942, 20:89
16 Mead, D.J., et al. J. Am. Chem. Soc. 1942, 64:283
17 Dolittle A. K., The Technology of Solvents and Plasticizcrs. New. York: Wiley. 1954
18 Clark, E W. Plasticizcrs. Chem. Ind.1941, 10:225～230
19 Houwink R., Fundamentals of Synthetic Polymers Technology in Its Chemical and Physical Aspect, Ncw York: Elsevier, 1949
20 Houwink. R., Dissolving Swelling and Plasticizing of Polymers, Proc, X1 Int. Congr. Pure Appl. Chem. London. 1953, 5:575～583
21 孙载坚．塑料增韧．第一版．南京：化学工业出版社，1980
22 Maria L．著，王佩云译．塑料添加剂的作用．第一版．重庆．轻工业出版社，1980
23 王妮，魏征．功能纤维及其在劳动防护服中的应用．产业用纺织品，2001(4)：22～26
24 宫克．三聚氰胺甲醛树脂合成与性能的研究．沈阳化工，1996(4)：25～27
25 刘国杰，耿耀宗．涂料应用科学与工艺学．北京：中国轻工业出版社．1994：124
26 洪啸吟，冯汉保．涂料化学．北京：科学出版社．1997：161～162
27 Omila T. Melamine—Formaldehyde Resin: Molecular Species Distributions of Methylolmelamines and Some Kinetics of Methylolation. J. Polym. Sci., 1977, 15: 2347～2365
28 杭祖圣．三聚氰胺甲醛树脂纤维的工艺研究．硕士学位论文．南京：南京理工大学，2004
29 施宁．氨基交联剂新进展．上海涂料，2002，6(40)：9～17
30 Dennis E.E.,Timothy P.G.对三聚氰胺交联剂的化学性能、用途的了解及开发新的高性能涂料．中国涂料，1995(4)：34～40
31 陈志泉，宁平，赖汉全等．醚化三聚氰胺作氨基塑料固化剂．塑料工业，1994(3)：38～40
32 大连理工大学无机化学教研室．无机化学．北京：高等教育出版社，1998
33 谭晓明，尚永华，李焰等．硼酸根与甲阶酚醛树脂中酚羟基和邻位羟甲基的螯合反应．离子交换与吸附，2002，18(1)：69～75
34 潘祖仁．高分子化学．北京：化学工业出版社，1997
35 马天信．聚7二醇对三聚氰胺甲醛树脂的改性研究．粘结，1999，20(2)：23～25
36 陈世杰．涂料工艺．第一分册．北京：化学工业出版社．1994：685～720
37 高彦芿，许越广，刘德屿．苯代三聚氰胺甲醛树脂的相对分子量分布．清华大学学报，1999，2(4)：33～36
38 吴翊，李永乐，胡清军．应用数理统计．第一版．长沙：国防科技大学出版社．1995
39 何曼君，董西侠编．高分子物理．上海：复旦大学出版社，1990
40 王贵恒．高分子材料成型加工原理．北京：化学工业出版社，1982
41 王宗明，何欣翔，孙殿卿．实用红外光谱学．北京：石油化学工业出版社．1978
42 王乃岩．分子光谱分析及分子结构分析．南京：南京理工大学．1994
43 陈镜泓．李传儒．热分忻及其应用．北京：科学出版社．1985
44 蔡正千．热分析．北京：高等教育出版社．1993
45 周上祺．X射线衍射分析．重庆：重庆大学出版社．1991
46 姚穆，周锦芳，黄淑珍．纺织材料学．中国纺织出版社．2002
47 潘道成，鲍其鼎，于同隐．高聚物及其共混物的力学性能．上海：上海科学技术出版社，1988
48 United States Patent 5496625
49 王新龙，宋晔，马卫华．高分子材料科学与工程实验．第一版．南京：南京理工大学出版社．2000
50 Rabic J.E.著，吴世康，漆宗能等译．高分子科学实验方法．北京：科学出版社．1987
51 United States Patent 1452629
52 United States Patent 4996289
53 United States Patent 5084488
54 United States Patent 5162487
55 United States Patent 6297178
56 United States Patent 6065153
57 United States Patent 6192520
58 United States Patent 5849648
59 薛金秋．化纤机械．北京：中国纺织出版社，1999
60 魏大昌．化纤机械设计原理．北京：纺织工业出版社，1984
61 高雨声，张瑞志，李德深．化纤设备．北京．纺织工业出版社，1989
62 董纪震，赵耀明，陈雪英等．合成纤维生产工艺学(上册)．第二版．北京：中国纺织出版社，1994
63 董纪震，赵耀明，陈雪英等．合成纤维生产工艺学(下册)．第二版．北京：中国纺织出版社，1994