新型固化劑在低氨型酚醛模塑料中的應用

沈偉強

摘 要：酚醛模塑料制品普遍存在游離氨釋放問題。本文以樹脂型固化劑替代六次甲基四胺，解決一步法生產無氨、低氨型電木粉產生的污染嚴重等技術難題，此技術應用具有廣闊的市場前景。

關鍵詞：酚醛模塑料；低氨；樹脂型固化劑

中圖分類號：TQ322.3 文獻標識碼：A

酚醛模塑料（電木粉）是人工合成的第一種塑料，問世已經百年。電木粉屬于熱固性塑料，按其主要結構材料酚醛樹脂的交聯固化歷程，分成無需固化劑的一步法產品和必須另加固化劑的二步法產品。一步法工藝生產電木粉無需添加固化劑，但卻存在工藝復雜、質量控制難度大、嚴重污染環境等技術難題，目前僅局限于生產少量無氨、低氨型專用電木粉。相對于一步法，二步法工藝技術簡單，過程污染少，生產成本低，產品質量穩定且儲存周期長，所以被國內外電木粉行業普遍采用。但是二步法須另加固化劑，而且固化劑品種長期只有六次甲基四胺一種。6次甲基四胺在成型時會產生大量氨氣，其中一部分還會以游離氨存留在電木制品中。這樣的電木制品存在游離氨釋放的問題，不適用于對游離氨敏感的場合。

樹脂型無氨固化劑電木粉生產技術，產品固化機理不同于有機胺型固化劑，交聯固化過程不存在放氨現象，可以二步法工藝生產無氨型電木粉。傳統上低氨型電木粉采用一步法工藝生產，再加入部分六次甲基四胺以調節成型速度及其他性能，所以存在一步法工藝的一些固有缺陷，如工藝控制復雜，產生大量含甲醛尾氣污染環境、生產成本高等，從而限制了其用量的擴大。本項目的技術原理是以熱塑性固體酚醛樹脂為基體，以樹脂型無氨固化劑部分替代6次甲基四胺，以普通二步法工藝生產低氨型專用電木粉。樹脂型無氨固化劑的交聯機理有別于傳統的6次甲基四胺固化劑。傳統的固化劑6次甲基四胺則是在高溫下分解成氨分子和次甲基，次甲基與熱塑性酚醛樹脂的分子鏈所帶的羥基進行縮合反應，以次甲基橋將熱塑性酚醛樹脂小分子交聯成大分子，并放出氨分子和水分子。而無氨樹脂型固化劑是以分子鏈（包括主鏈和支鏈）的端部所帶的活性基團與熱塑性酚醛樹脂的分子鏈所帶的羥基進行縮合反應，固化劑的分子鏈基本上整體交聯到大分子中而成為大分子的組成部分，除產生水分子外，不產生（或少產生）游離氨氣體。

項目實施首先要選擇樹脂型固化劑的品種，具體是在常用的A型和B型樹脂之間擇優。從經濟性衡量，A型樹脂的成本要比B型樹脂低20%，但是從技術性狀衡量，A型樹脂的耐熱性能要比B型樹脂低10℃～30℃。經過大量實驗驗證，以電木為隔熱構件的煎烤器和電熨斗等出口小家電，其電木構件需要較好的耐熱性，采用以B型樹脂為主固化劑的系列低氨電木粉；而作為微波爐、電磁爐的配套炊具上的手柄、端耳等電木構件，則采用以A型樹脂為主固化劑的系列低氨電木粉。根據市場的進一步細分，使用A型和B型混合固化劑，使產品結構達到性能適用、成本優化的目標。

其次要確定低氨型電木粉中樹脂型固化劑替代六次甲基四胺比例。經過多次實驗驗證，電木成品游離氨含量隨著新型固化劑的增加而降低，其余性能指標都能達到GB1404-2008的要求。

后續驗證，以AB混合（A、B占比均為50%）型催化劑進行實驗見表1、表2。

經過實驗分析對比，當替代率在50%以上，電木制品中游離氨含量能夠下降到0.1%以下，而一般二步法的電木產品游離氨含量為0.2%～0.4%。使用新型固化劑低氨產品游離氨含量僅為對照樣的20%，實現低氨電木粉的目標功能。經過綜合評價，確定實際替代率在40%～60%區間內，基本能夠符合低氨產品的技術要求，同時最大限度保持電木粉原來的加工性能和使用性能。投產后的二步法低氨電木粉與原一步法的產品的性能還是存在某些差別的。其中比原產品優異的，最明顯是儲存期限大幅度延長。比原產品不如的有，加工性能成型偏慢。以LA13為基礎配方進行改進，并以單一固化劑和混合固化劑進行調配，生產出適應客戶需求的專用電木粉，產品質量達到國家標準GB1404-2008要求。經過驗證的低氨型（LA）與普通型（KE）酚醛模塑粉的具體型號和配方見表3。

LA17產品達到了微波爐、電磁爐的配套炊具上的手柄、端耳等電木構件的基本要求，又兼具了低游離氨的性能要求；LA18不但達到了低游離氨標準，更兼具高耐熱及防火阻燃的特殊需求。根據市場的細分和用戶的特殊需求，在低氨型電木粉的基礎上，先后開發了阻燃型、環保型、無鹵型、耐電痕化型及彩色系列等新產品，形成低氨型系列專用電木粉。因此極具市場競爭力，能夠滿足小家電出口企業提高出口產品檔次的需要。

參考文獻

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