一种高性能氨基模塑复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种高性能氨基模塑复合材料，其重量份数为：尿素100份，甲醛90份～250份，三聚氰胺0份～80份并不包括0份，散热剂0份～10份并不包括0份，纳米弹性体抗低湿干裂助剂0份～60份并不包括0份，固化剂0份～20份并不包括0份，稳定剂0份～50份并不包括0份，润滑剂1份～30份，分散剂0份～50份并不包括0份,填料1份～50份，纤维素10份～100份，颜料0.01份～5份，其中，散热剂包括液氮、制冷空气、固体二氧化碳中的一种，其特征添加了散热剂，在相对真空度‑0.099MPa～0MPa但并不包括0MPa和40℃～98℃的反应釜内脱去水分和挥发分，改善了材料制备过程中受热历程和性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高性能氨基膜塑复合材料。所述高性能是指采用新助剂提高现有氨基膜塑复合材料的成型加工性、制品的力学性能；所述氨基膜塑复合材料是指是尿素、甲醛、三聚氰胺及其助剂组成的复合物，主要作为成型电器面板和电器外壳，以及高级卫生洁具等制品的材料。技术背景氨基膜塑复合材料的原料价格低廉，可自由着色，表面硬度高，光洁，具有优异的耐热、阻燃及耐电弧特性，生产工艺环保，因此应用广泛，其中50%～60%的高性能氨基膜塑复合材料用于高级卫生洁具、电气开关、电器外壳、插座、断路器和照明器具等领域。氨基膜塑复合材料是一种具有一次性热塑性成型加工的热固性材料，材料制备过程的热历程和储存期将影响其一次性热塑性成型加工性能，即成型流动性。高性能氨基膜塑复合材料要求在储存期内具有良好的一次性热塑性成型流动性能、较快的固化速率和高的力学性能。传统氨基膜塑复合材料因制备工艺不同，其储存期和性能存在一定的差异，例如：⑴网带隧道干燥：氨基树脂水性浆液与纤维和固化剂及助剂一同经捏合机捏合和分散混合、长达30多米的网带隧道热风干燥、冷却、粉碎、球磨、筛分或继续造粒；⑵真空烘箱干燥：氨基树脂水性浆液与纤维和固化剂及助剂一同经捏合机捏合和分散混合、大型真空烘箱干燥、冷却粉碎、球磨、筛分或继续造粒；⑶挤出法：氨基树脂粉体与纤维、固化剂、助剂一同经捏合机捏合和分散混合、挤出、粉碎、球磨、筛分或继续造粒。这三种工艺流程都较长，占用厂房面积大，环境粉尘和球磨机噪音大，耗能大，综合成本高，但是，它们的干燥过程中不存在物料散热和物料间干摩擦生热问题，也不影响物料的密度，因此，制得的氨基膜塑复合材料具有良好的一次性热塑性成型加工性能和较长的物料储存期。相对上述工艺，氨基膜塑复合材料最先进制备工艺是1步法工艺：氨基树脂合成、各种助剂和填料的分散混合、干燥、造粒等工序均在一个密闭的反应釜内进行，最显著的特征是制备工艺流程极短，占用厂房面积小，无粉尘、无球磨机噪，清洁生产，环境友好，耗能低，但是，该制备工艺中的干燥过程存在物料间摩擦生热、捏合热逸散与高真空脱水强化物料颗粒化并收缩，导致其密度大、硬度高，且排料时问长、物料散热困难等问题，因此，制得的氨基膜塑复合材料虽然弯曲强度高，短储存期内的一次性热塑性成型流动性能良好，但其抗冲击强度和储存期不理想，尤其在出口贸易活动中，经过运输或船舶、汽车转运时间较长，当运到用户处时，发现氨基膜塑复合材料的成型流动性降低显著，恶劣时失去流动性，抗冲击强度降低。自1960年代以来，有关氨基膜塑复合材料的技术先后公开，普遍通过工艺和配方两方面改善氨基膜塑复合材料的固化速率，例如，采用Zn(NH3)5SO4、Zn(NH3)4(NO3)2作为固化剂，使得氨基膜塑复合材料在50℃放置4天，且第4天时的流动性分别下降27%和17%，3.2mm×80mm的样条固化时间需要至少120s。近年来，我国氨基膜塑复合材料工业得到较大发展，专业技术不断公开，中国专利技术专利ZL201010186569.3所述一种新型低收缩率高性能氨基膜塑复合材料及其制备方法，其主要特征在于选用了水溶性异氰酸酯基弹性体作低收缩剂；中国专利技术专利CN101555343提供了高流动性高性能氨基膜塑复合材料的制备，其特征是在氨基树脂制造工序中，加入氨水和三乙醇胺、或一乙醇胺、或二乙醇胺的混合溶液。中国专利技术专利ZL201110374919.3所述一种速固化长储存高性能氨基膜塑复合材料，其特征在于使用了氨基磺酸化无机纳米潜伏性固化剂。中国专利技术专利ZL201110374918.9所述一种抗低湿干裂高性能氨基膜塑复合材料，其特征在于使用了纳米弹性体抗低湿干裂助剂。中国专利技术专利CN104271627A所述包含多孔颗粒的氨基塑料，其特征在于使用了沉淀聚合、块铸方法制备多孔颗粒的氨基塑料。中国专利技术专利CN103223700A所述一种高性能氨基膜塑复合材料颗粒的造粒工艺，其特征在于通过螺杆挤出机加热制备块状混合料、轧辊机轧成片、冷却、粉碎。中国专利技术专利CN103722631A所述一种脲醛模塑料的捏合方法，其特征在于采用了真空捏合机，减少了物料含水率。上述专利技术未涉及干燥过程中热控制问题。本专利技术涉及的目的和技术及解决方案尚鲜为人知。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：对现有氨基膜塑复合材料1步法制备工艺过程中反应釜内物料原位真空、干燥和造粒过程的热量进行控制有效方法，提高氨基膜塑复合材料的成型加工和冲击强度等性能。令人惊讶地发现，上述问题通过一种高性能氨基膜塑复合材料就能解决，所述氨基膜塑复合材料包含散热剂。本专利技术所述高性能氨基膜塑复合材料用氨基树脂包含尿素-甲醛树脂（简称为UF）、甲醛-三聚氰胺-尿素树脂（简称为UMF）、三聚氰胺-甲醛树脂即蜜胺-甲醛树脂（简称为MF）。在本专利技术中，上述氨基树脂以各单体组分的形式使用，与本专利技术模塑料的其他组分(例如固化剂)混合并反应后，以交联聚合物形式存在于最终制品中。本专利技术氨基树脂的单体是本领域技术人员所熟知的，例如，在尿素-甲醛树脂的情况下为尿素和甲醛，在三聚氰胺-甲醛树脂的情况下为三聚氰胺和甲醛，在三聚氰胺-尿素-甲醛树脂的情况下为三聚氰胺、尿素和甲醛。所述氨基树脂含量分别为：尿素100份、甲醛90份～250份和三聚氰胺0份～80份并不包括0份，优选尿素100份、甲醛100份～220份和三聚氰胺0.01份～75份，更优选尿素100份、甲醛115份～210份和三聚氰胺0.1份～65份。所述尿素从市场购得，例如但不限于购得江苏灵谷化工有限公司产品。所述甲醛从市场购得，例如但不限于购得常州乔尔塑料有限公司产品。所述三聚氰胺从市场购得，例如但不限于购得河南省中原大化集团有限责任公司产品。本专利技术所述散热剂包括但不限于固体二氧化碳（即干冰）、液氮、制冷空气中的一种。不希望被本领域技术理论所束缚，由于固体二氧化碳在常压下的沸点约-78℃（升华），液氮在常压下的沸点约-196℃（升华），制冷空气可以通过空气制冷压缩机的功率调节到合适温度，研究表明：在氨基膜塑复合材料制备过程中，添加散热剂可通过其升华、挥发，结合抽滤系统，可以使物料内部热量迅速逸散，并通过管道排出，且散热剂不作为原材料成分存在于氨基膜塑复合材料中。因此，使用散热剂可控制物料内部温度，从而实现氨基膜塑复合材料性能改善的目的。由此可见，通过在氨基膜塑复合材料制备过程中添加散热剂能解决本专利技术的技术问题，达到本专利技术的技术效果。所述散热剂含量为0份～10份并不包括0份，优选0.01份～8份，更优选0.1份～5份。添加该散热剂不影响氨基膜塑复合材料原有生产工艺和生产周期，可改善氨基膜塑复合材料的性能。所述散热剂可以从市场购得，例如但不限于购得无锡市太湖干冰有限公司、无锡市远通气体有限公司制品。本专利技术高性能氨基膜塑复合材料还包含纳米弹性体抗低湿干裂助剂，其可选自纳米橡胶粒子、纳米热塑性弹性体粒子。所述纳米弹性体包括但不限于纳米橡胶粒子、纳米热塑性弹性体粒子。所述纳米橡胶粒子也可以从市场购得，例如但不限于购得中国石化北京化工研究院产品，即超细全硫化粉末硅橡胶（VP-601）、超细全硫化粉末丁腈橡胶（VP-401）、超细全硫化粉末羧基丁苯橡胶（VP-201）、超细全硫化粉末羧基丁腈橡胶（VP-501）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能氨基膜塑复合材料，其组合物的重量份数为：尿素100份、甲醛90份～250份、三聚氰胺0份～80份并不包括0份、散热剂0份～10份并不包括0份、纳米弹性体抗低湿干裂助剂0份～60份并不包括0份、固化剂0份～20份并不包括0份、稳定剂0份～50份并不包括0份、润滑剂1份～30份、分散剂0份～50份并不包括0份、填料1份～50份、纤维素10份～100份、颜料0.01份～5份，其中，散热剂包括液氮、制冷空气、固体二氧化碳即干冰中的一种，稳定剂包括六次甲基四胺、碳酸按中的一种或其复配物，纳米弹性体抗低湿干裂助剂包括纳米橡胶粒子、纳米热塑性弹性体粒子，所述纳米橡胶粒子选自超细全硫化粉末硅橡胶、超细全硫化粉末丁腈橡胶、超细全硫化粉末羧基丁苯橡胶、超细全硫化粉末羧基丁腈橡胶、超细全硫化粉末丙烯酸酯橡胶、超细全硫化粉末丁苯橡胶中的一种，所述纳米热塑性弹性体粒子选自纳米聚氨酯弹性体、纳米乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物中的一种，固化剂选自草酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、氨基磺酸盐中的一种或其混合物，润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸复合酯类、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或其混合物，分散剂选自聚丙二醇‑600、烷基酚聚乙烯醚、硬脂酸丁酯、硬脂酸酰胺中的一种或其混合物，填料选自木粉、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钛酸盐中的一种或其混合物，纤维素选自加拿大狮牌针叶木浆、捷克998针叶木浆、凯莉蒲叶木浆中的一种或其混合物，散热剂为固体二氧化碳、液氮、散热膏中的一种或其混合物，颜料选自无机颜料或有机颜料中的一种，无机颜料包括钛白粉R103、东佳钛白粉SR‑238、拜耳乐氧化铁红颜料4130，有机颜料包括酞青蓝BX、永固桔黄8132、联苯胺黄和大红粉3132。...

【技术特征摘要】
1.一种高性能氨基膜塑复合材料，其组合物的重量份数为：尿素100份、甲醛90份～250份、三聚氰胺0份～80份并不包括0份、散热剂0份～10份并不包括0份、纳米弹性体抗低湿干裂助剂0份～60份并不包括0份、固化剂0份～20份并不包括0份、稳定剂0份～50份并不包括0份、润滑剂1份～30份、分散剂0份～50份并不包括0份、填料1份～50份、纤维素10份～100份、颜料0.01份～5份，其中，散热剂包括液氮、制冷空气、固体二氧化碳即干冰中的一种，稳定剂包括六次甲基四胺、碳酸按中的一种或其复配物，纳米弹性体抗低湿干裂助剂包括纳米橡胶粒子、纳米热塑性弹性体粒子，所述纳米橡胶粒子选自超细全硫化粉末硅橡胶、超细全硫化粉末丁腈橡胶、超细全硫化粉末羧基丁苯橡胶、超细全硫化粉末羧基丁腈橡胶、超细全硫化粉末丙烯酸酯橡胶、超细全硫化粉末丁苯橡胶中的一种，所述纳米热塑性弹性体粒子选自纳米聚氨酯弹性体、纳米乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种，固化剂选自草酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、氨基磺酸盐中的一种或其混合物，润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸复合酯类、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或其混合物，分散剂选自聚丙二醇-600、烷基酚聚乙烯醚、硬脂酸丁酯、硬脂酸酰胺中的一种或其混合物，填料选自木粉、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、钛酸盐中的一种或其混合物，纤维素选自加拿大狮牌针叶木浆、捷克998针叶木浆、凯莉蒲叶木浆中的一种或其混合物，散热剂为固体二氧化碳、液氮、散热膏中的一种或其混合物，颜料选自无机颜料或有机颜料中的一种，无机颜料包...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖和平，曹大伟，宫中顺，詹茂盛，
申请(专利权)人：常州乔尔塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32