第三章 涂料用树脂的制造 - - 网络教学与精品课程制作平台

1、第二章第二章 涂料用树脂的制造涂料用树脂的制造第二节第二节 氨基树脂的制造氨基树脂的制造教学目标教学目标l掌握氨基树脂的制备方法。掌握氨基树脂的制备方法。l了解生产氨基树脂的主要原料。了解生产氨基树脂的主要原料。l了解氨基树脂的分类和主要用途。了解氨基树脂的分类和主要用途。第一部分第一部分 概述概述一、氨基树脂的组成与分类一、氨基树脂的组成与分类二、氨基树脂的特性和用途二、氨基树脂的特性和用途第二部分 主要原材料氨类化合物氨类化合物醛类化合物醛类化合物醇类化合物醇类化合物三聚氰胺三聚氰胺苯鸟粪胺苯鸟粪胺尿素尿素甲醇甲醇正丁醇正丁醇异丁醇异丁醇37甲醛水溶液甲醛水溶液多聚甲醛多聚甲醛甲醛丁醇溶液

2、甲醛丁醇溶液第三部分 氨基树脂的制造方法一、氨基树脂的制备原理、性能一、氨基树脂的制备原理、性能及生产过程及生产过程二、氨基树脂生产工艺流程二、氨基树脂生产工艺流程三、典型配方和工艺分析三、典型配方和工艺分析四、工艺操作条件四、工艺操作条件课堂小结l氨基树脂的组成与酚类氨基树脂的组成与酚类l氨基树脂的特性和用途氨基树脂的特性和用途l氨基树脂的主要生产原料氨基树脂的主要生产原料l氨基树脂的制造方法氨基树脂的制造方法作业：作业：l氨基树脂分成那些类别？氨基树脂分成那些类别？l氨基树脂有什么特性和用途？氨基树脂有什么特性和用途？l涂料用的丁醇醚化脲醛树脂有哪些性涂料用的丁醇醚化脲醛树脂有哪些性能？能

3、？l涂料用三聚氰胺有哪些用途？涂料用三聚氰胺有哪些用途？l制备制备HMMM树脂有哪些影响因素？树脂有哪些影响因素？一、氨基树脂的组成与分类一、氨基树脂的组成与分类涂料用氨基树脂是指含有氨基涂料用氨基树脂是指含有氨基 （NH2）官能团的化台物与醛类（主）官能团的化台物与醛类（主要是甲醛）加成缩合，然后把生成的羟要是甲醛）加成缩合，然后把生成的羟甲基（甲基（CH2OH）用脂肪一元醇进行部）用脂肪一元醇进行部分醚化或完全醚化而得到的产物。分醚化或完全醚化而得到的产物。一、氨基树脂的组成与分类一、氨基树脂的组成与分类涂料用氨基树脂可大致分为如下四类涂料用氨基树脂可大致分为如下四类 ：1、脲醛树脂、脲醛

4、树脂 2、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂 3、苯鸟粪胺甲醛树脂、苯鸟粪胺甲醛树脂 4、共缩聚树脂、共缩聚树脂 1、脲醛树脂、脲醛树脂 按所用醇类的不同可分为丁醇醚化按所用醇类的不同可分为丁醇醚化脲醛树脂，甲醇醚化脲醛树脂及混合醇脲醛树脂，甲醇醚化脲醛树脂及混合醇醚化脲醛树脂。醚化脲醛树脂。 2、三聚氰胺甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂 按所用醇类的不同可分为丁醇（或按所用醇类的不同可分为丁醇（或异丁醇）醚化三聚氰胺甲醛树脂，甲醇异丁醇）醚化三聚氰胺甲醛树脂，甲醇醚化三聚氰胺甲醛树脂和混合醉醚化三醚化三聚氰胺甲醛树脂和混合醉醚化三聚氰胺甲醛树脂。其中，丁醇醚化三聚聚氰胺甲醛树脂。其中，丁醇醚化三聚氰

5、胺甲醛树脂是氨基树脂中最主要的品氰胺甲醛树脂是氨基树脂中最主要的品种。按其醚化程度的不同又可分为高低种。按其醚化程度的不同又可分为高低两种醚化度的三聚氰胺甲醛树脂。两种醚化度的三聚氰胺甲醛树脂。3、苯鸟粪胺甲醛树脂苯鸟粪胺甲醛树脂 鸟类胺是三聚氰胺中一个氨基被氨鸟类胺是三聚氰胺中一个氨基被氨基以外的其他基团所取代的产物。基以外的其他基团所取代的产物。 其中用苯基取代的苯鸟类胺广泛用其中用苯基取代的苯鸟类胺广泛用于涂料中。这类树脂以及于涂料中。这类树脂以及N苯基三聚苯基三聚氰胺甲醛树脂和氰胺甲醛树脂和N丁基三聚氰胺甲醛丁基三聚氰胺甲醛树脂通称烃基三聚氰胺甲醛树脂。树脂通称烃基三聚氰胺甲醛树脂。

6、4、共缩聚树脂、共缩聚树脂分三聚氰胺、尿素甲醛共缩聚和三分三聚氰胺、尿素甲醛共缩聚和三聚氰胺、苯代三聚氰胺甲醛共缩聚树脂聚氰胺、苯代三聚氰胺甲醛共缩聚树脂两种。两种。二、氨基树脂的特性和用途二、氨基树脂的特性和用途1、氨基树脂是一种多官能度的聚合、氨基树脂是一种多官能度的聚合物，在加热时，本身可以进一步缩聚反物，在加热时，本身可以进一步缩聚反应而交联固化成膜。应而交联固化成膜。 可作为油改性醇酸树脂、无油醇酸可作为油改性醇酸树脂、无油醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂以及环氧树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂以及环氧酯等的交联剂。酯等的交联剂。 二、氨基树脂的特性和用途二、氨基树脂的特性和用途2、用氨基树

7、脂作交联剂的漆膜具有、用氨基树脂作交联剂的漆膜具有优良的光泽、保色性、硬度、耐药品性、优良的光泽、保色性、硬度、耐药品性、耐水以及耐候性等。耐水以及耐候性等。 二、氨基树脂的特性和用途二、氨基树脂的特性和用途以氨基树脂作交联剂的涂料广泛地以氨基树脂作交联剂的涂料广泛地用于汽车、农业机械、钢制家具、家用用于汽车、农业机械、钢制家具、家用电器和金属预涂等工业涂料。电器和金属预涂等工业涂料。 可用于反应型的二液型木材涂装和可用于反应型的二液型木材涂装和汽车修补用涂料。汽车修补用涂料。此外，氨基烘漆还具有防潮、防湿此外，氨基烘漆还具有防潮、防湿热性能，可用于湿热带地区的机电、仪热性能，可用于湿热带地区

8、的机电、仪表的涂装，能达到表的涂装，能达到B级绝缘要求。级绝缘要求。 二、氨基树脂的特性和用途二、氨基树脂的特性和用途可用于反应型的二液型木材涂装和可用于反应型的二液型木材涂装和汽车修补用涂料。汽车修补用涂料。此外，氨基烘漆还具有防潮、防湿此外，氨基烘漆还具有防潮、防湿热性能，可用于湿热带地区的机电、仪热性能，可用于湿热带地区的机电、仪表的涂装，能达到表的涂装，能达到B级绝缘要求。级绝缘要求。一、氨基树脂的制备原理、性能及生产过程（一）涂料用丁醇醚化脲醛树脂（一）涂料用丁醇醚化脲醛树脂（二）涂料用三聚氰胺树脂（二）涂料用三聚氰胺树脂（三）甲醚化氨基树脂（三）甲醚化氨基树脂（一）涂料用丁醇醚化脲

9、醛树脂（一）涂料用丁醇醚化脲醛树脂NH2CNH2O+ 2HCHOHNCHNCH2OHCH2OHOCOHNHNCH2OC4H9H2CNCH2OC4H9COHNCH2OHHNCHNCH2OHCH2OHO C4H9OH弱酸性条件下HNCHNCH2OC4H9CH2OHO+H2O1、脲醛树脂的制备原理、脲醛树脂的制备原理1、脲醛树脂的制备原理、脲醛树脂的制备原理醚化程度不同，所生成的树脂的缩醚化程度不同，所生成的树脂的缩合度，对烃类溶剂的溶解性，固化性能合度，对烃类溶剂的溶解性，固化性能等会有较大的差异。等会有较大的差异。改性醇的碳原子数越小，树脂的固改性醇的碳原子数越小，树脂的固化性能越高，相容性和在

10、溶剂中的溶解化性能越高，相容性和在溶剂中的溶解性降低，水溶性增加。甲醇醚化的树脂，性降低，水溶性增加。甲醇醚化的树脂，用于水溶性涂料。用于水溶性涂料。2、脲醛树脂的性能涂料用丁醇醚化脲醛树脂是一种白涂料用丁醇醚化脲醛树脂是一种白色粘稠液体，主要用于和醇酸树脂配合色粘稠液体，主要用于和醇酸树脂配合制备烘漆，以提高成膜的硬度、干性等。制备烘漆，以提高成膜的硬度、干性等。 但耐水、耐侯性、光泽、保色性相但耐水、耐侯性、光泽、保色性相对要差，所以大多用于内用漆和底漆。对要差，所以大多用于内用漆和底漆。 2、脲醛树脂的性能对底材的附着力好对底材的附着力好与环氧树脂的相容好，成膜流平性比与环氧树脂的相容好

11、，成膜流平性比较好较好可以制成室温或强制干燥条件下酸催可以制成室温或强制干燥条件下酸催化固化的涂料化固化的涂料用于制备锤纹漆时有较清晰的花纹用于制备锤纹漆时有较清晰的花纹脲醛树脂价格低廉，来源充足脲醛树脂价格低廉，来源充足3、涂料用脲醛树脂的生产详见讲义详见讲义page61、61。（二）涂料用三聚氰胺树脂（二）涂料用三聚氰胺树脂三聚氰胺树脂是由三聚氰胺和甲醛三聚氰胺树脂是由三聚氰胺和甲醛缩合而成。三聚氰胺对甲醛的官能度为缩合而成。三聚氰胺对甲醛的官能度为6。调整它们的比例，能够制得从单羟。调整它们的比例，能够制得从单羟甲基三聚氰胺到六羟甲基三聚氰胺中的甲基三聚氰胺到六羟甲基三聚氰胺中的任意一种

12、产物。涂料交联剂用的三聚氰任意一种产物。涂料交联剂用的三聚氰胺树脂，是由胺树脂，是由1mol三聚氰胺与三聚氰胺与46mol的甲醛反应，然后用脂肪醇醚化。的甲醛反应，然后用脂肪醇醚化。 1、涂料用三聚氰胺树脂的制备原理（1）羟甲基三聚氰胺的制备）羟甲基三聚氰胺的制备CNNCNCNH2NH2H2N+ nHCHOOH-n=36CNNCNCHNHNNHCH2OHCH2OHHOH2C1、涂料用三聚氰胺树脂的制备原理（2）缩聚）缩聚羟甲基和未反应的活性氢原子缩合成羟甲基和未反应的活性氢原子缩合成次甲基键：次甲基键：CNNCNCHNNHNCH2OHCH2OHHOH2CCH2OH+CNNCNCHNNHNCH2

13、OHCH2OHHOH2CCH2OHCNNCNCHNNHNCH2CH2OHHOH2CCH2OHCNNCNCNNHNCH2OHCH2OHHOH2CCH2OH+ H2O 羟甲基和羟甲基之间的缩聚反应，先羟甲基和羟甲基之间的缩聚反应，先生成醚键，再甲醛成次甲基键。生成醚键，再甲醛成次甲基键。CNNCNCHNNHNCH2OHCH2OHHOH2CCH2OHCNNCNCHNNHNCH2OHCH2OHHOH2CCH2OH+CNNCNCHNNHNCH2OHH2CHOH2CCH2OHCNNCNCHNNNHCH2OHCH2OHH2CCH2OHO+ H2OCNNCNCHNNHNCH2OHH2CHOH2CCH2OHCN

14、NCNCHNNNHCH2OHCH2OHCH2OH+ HCHO（3）多羟甲基三聚氰胺和丁醇的醚化）多羟甲基三聚氰胺和丁醇的醚化CNNCNCHNNNCH2OHCH2OHHOH2CCH2OHHOH2C+ 2C2H9OH酸性CNNCNCHNNNCH2OHCH2OHC4H9OH2CCH2OHHOH2C+ 2H2O2、配方，操作方法和质量要求、配方，操作方法和质量要求（1）高醚化三聚氰胺树脂：）高醚化三聚氰胺树脂： 配方摩尔比为三聚氰胺配方摩尔比为三聚氰胺:甲醛甲醛:丁醇丁醇1:（5.56.3）:6.3。催化剂（如碳酸。催化剂（如碳酸镁）的用量是三聚氰胺质量的镁）的用量是三聚氰胺质量的0.5%左右，左右，

15、苯二甲酸酐用量大体上也是三聚氯胺质苯二甲酸酐用量大体上也是三聚氯胺质量的量的0.5%左右。左右。 2、配方，操作方法和质量要求、配方，操作方法和质量要求操作过程是先碱（羟甲基化）后酸操作过程是先碱（羟甲基化）后酸（醚化）两步法反应。脱水阶段采取分（醚化）两步法反应。脱水阶段采取分水法，残留水用减压蒸出，以二甲苯为水法，残留水用减压蒸出，以二甲苯为脱水剂。高醚化三聚氰胺树脂适用于和脱水剂。高醚化三聚氰胺树脂适用于和干性或半干性醇酸树脂配合使用。干性或半干性醇酸树脂配合使用。2、配方，操作方法和质量要求、配方，操作方法和质量要求（2）低醚化三聚氰胺树脂）低醚化三聚氰胺树脂 ： 丁醇（丁醇（mol）

16、略少，其他同高醚化）略少，其他同高醚化三聚氰胺树脂一样。控制醚化度较低，三聚氰胺树脂一样。控制醚化度较低，适宜和不干性醇酸树脂配合使用。适宜和不干性醇酸树脂配合使用。 3、异丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂、异丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂异丁醇的反应活性不如正丁醇，可异丁醇的反应活性不如正丁醇，可增加醇用量或者酸催化剂的用量提高反增加醇用量或者酸催化剂的用量提高反应速度。应速度。4、苯代三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂苯代三聚氰胺甲醛树脂也称苯鸟粪苯代三聚氰胺甲醛树脂也称苯鸟粪胺甲醛树脂，鸟粪胺是三聚氰胺中的一胺甲醛树脂，鸟粪胺是三聚氰胺中的一个氨基被氨基以外的其他基团所取代的个氨基被氨基以外的其他

17、基团所取代的产物。例如，有用氢、烷基、烯丙基取产物。例如，有用氢、烷基、烯丙基取代的鸟粪胺，其中用苯基取代的苯鸟粪代的鸟粪胺，其中用苯基取代的苯鸟粪胺广泛地用于涂料交联剂。胺广泛地用于涂料交联剂。 （1）反应机理CNNCNCNH2C6H5H2N+ nHCHO碱CNNCNCNC6H5NHCH2OHCH2OHHOH2CCNNCNCNC6H5NHCH2OHCH2OHHOH2C+ mC4H9OH酸CNNCNCNC6H5NH2CCH2OHC4H9OH2Cm（2）配方与操作详见讲义page66。5、氨基共缩聚树脂、氨基共缩聚树脂三聚氰胺和尿素共缩聚树脂三聚氰胺和尿素共缩聚树脂 三聚氰胺和苯代三聚氰胺共缩聚

18、树脂三聚氰胺和苯代三聚氰胺共缩聚树脂（三）甲醚化氨基树脂（三）甲醚化氨基树脂甲醚化氨基树脂按照其组成也可以甲醚化氨基树脂按照其组成也可以制成甲醚化脲醛树脂、甲醚化三聚氰胺制成甲醚化脲醛树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、甲醚化苯代三聚氰胺树脂、甲醚树脂、甲醚化苯代三聚氰胺树脂、甲醚化尿素三聚氰胺共缩聚树脂等。化尿素三聚氰胺共缩聚树脂等。甲醚化氨基树脂中产量最大、应用甲醚化氨基树脂中产量最大、应用广泛的是甲醚化三聚氰胺树脂。广泛的是甲醚化三聚氰胺树脂。1、甲醚化氨基树脂的分类及特性、甲醚化氨基树脂的分类及特性高醚化、低亚氨基型氨基树脂高醚化、低亚氨基型氨基树脂高醚化、高亚氨基型氨基树脂高醚化、高亚氨基型氨基树脂部分甲醚化型氨基树脂部分甲醚化型氨基树脂2、合成甲醚化三聚氰胺树脂的反应机理、合成甲醚化三聚氰胺树脂的反应机理CNNCNCNH2NH2H2N+CNNCNCNNNCH2OHCH2OHHOH2CHCHO（过 量 ）pH 9 10HOH2CCH2OHHOH2CIIICNNCNCNNNCH2OHCH2OHHOH2CHOH2CCH2OHHOH2CII+ CH3OHpH=23CNNCNCNNNCH2OCH3CH2OCH3H3COH2CH3COH2CCH2OCH3H3COH2CIII（过 量 ）3制备制备HMM