Modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz ist ein Polymer, das durch die Reaktion von Melamin und Formaldehyd gewonnen wird und auch als Melamin-Formaldehyd-Harz oder Melaminharz bekannt ist.
Physikalische Eigenschaften: Das ausgehärtete Melamin-Formaldehyd-Harz ist farblos und transparent, in kochendem Wasser stabil und kann sogar bei 150 °C eingesetzt werden. Es besitzt selbstverlöschende Eigenschaften, Lichtbogenfestigkeit und gute mechanische Eigenschaften.
Chemische Eigenschaften: Die Ausgangsstoffe sind Melamin und eine 37%ige wässrige Formaldehydlösung. Das Molverhältnis von Formaldehyd zu Melamin beträgt 2–3. In einem Schritt werden N-Hydroxymethylsubstituenten in unterschiedlicher Anzahl erzeugt und anschließend zu linearen Harzen kondensiert. Die Reaktionsbedingungen sind unterschiedlich und das Molekulargewicht des Produkts variiert. Es kann von wasserlöslich bis schwer wasserlöslich oder sogar unlöslich und unschmelzbar sein. Der pH-Wert beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit stark. Die so hergestellte Harzlösung ist nicht leicht zu lagern. In der Industrie wird üblicherweise Sprühtrocknung angewendet, um einen pulverförmigen Feststoff herzustellen. Melaminharz härtet bei Raumtemperatur nicht aus. Es wird im Allgemeinen bei 130–150 °C thermisch ausgehärtet. Die Zugabe einer kleinen Menge Säure zur Katalyse der Aushärtungsgeschwindigkeit kann die Aushärtungsgeschwindigkeit erhöhen.
Anwendung in der Lederindustrie: Melaminharz wird in der Lederindustrie häufig zum Vorgerben, Nachgerben und Füllen verwendet. Trimethylmelaminharz ist ein weit verbreitetes Aminoharz. Aminoharze haben einen Gerbmechanismus ähnlich der Aldehydgerbung: Das Präpolymer dringt in die Haut ein und kondensiert bei sinkendem pH-Wert automatisch zu Molekülen einer bestimmten Größe in der Haut. Durch die Kondensation des aktiven -NHCH2OH im Molekül mit den Aminogruppen der Kollagenpeptidkette entsteht ein kovalentes Vernetzungssystem, das den Zweck der Tannine erfüllt.
Aufgrund der hohen Reaktivität von Methylal neigen Trimethylmelaminmoleküle zu Polykondensationsreaktionen, wodurch nichtlineare, vernetzte Moleküle entstehen und die Bräunung verloren geht. Die derzeit am weitesten verbreiteten und naheliegendsten Methoden bestehen darin, die Hydroxymethylgruppe entsprechend zu blockieren, um ihre Aktivität zu verringern, eine weitere Kondensation zwischen Molekülen zu verhindern oder hydrophile Gruppen in die Molekülstruktur einzuführen, um die Wasserlöslichkeit zu erhöhen.
Derzeit werden Melaminharzgerbstoffe im In- und Ausland hauptsächlich durch Kondensation von Melamin, Dicyandiamid allein oder gemischt mit Formaldehyd hergestellt und je nach Bedarf entsprechend modifiziert.
Anwendungen in der Papierindustrie:
Da Melamin-Formaldehyd-Harz Hydroxymethylgruppen enthält, kann es eine veretherte Struktur zwischen den Faserbündeln bilden. Diese Vernetzung zwischen verschiedenen Molekülen erzeugt Wasser und macht das Papier feucht. Daher wird es in der Papierindustrie hauptsächlich als Nassverstärkungsmittel und Wasserbildner eingesetzt.
Anionisch modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz
Es handelt sich hauptsächlich um sulfoniertes Melaminharz. Sulfamatmodifiziertes Harz ist im Vergleich dazu besser und weit verbreitet. Dieses Produkt kann unter sauren, neutralen oder alkalischen Bedingungen ausgehärtet und der Aufschlämmung zugesetzt oder in Beschichtungen verwendet werden. Problematisch ist, dass bei der Reaktion des Modifizierungsmittels mit Formaldehyd Ausfällungen und Kristallisation auftreten, die sich nur schwer herausfiltern lassen.
kationisch modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz
Mit kationischen Reagenzien wie Triethanolamin, Dimethylamin usw. modifiziertes Melaminharz besitzt positive Elektrizität, wird schnell von Fasern absorbiert und kann bei einem höheren pH-Wert ausgehärtet werden. Es vermeidet die negativen Auswirkungen von herkömmlichem Melamin-Formaldehyd-Harz auf die Weiße und Haltbarkeit von Papier. Derzeit konzentriert sich die Forschung auf diesem Gebiet im In- und Ausland auf die Verwendung von niedermolekularen Alkoholen wie Methanol, Butanol usw. als Veretherungsmittel und einer geringen Menge kationischer Modifikatoren unter Katalyse von p-Toluolsulfonsäure, um deren aktive Gruppen zu blockieren und die Produktstabilität zu verbessern.
Die wichtigsten Methoden zur Reduzierung des Gehalts an freiem Formaldehyd sind: die Verwendung organischer Substanzen mit Oxidationseigenschaften wie Ameisensäure und Wasserstoffperoxid, die Formaldehyd zu CO2 und Wasser oxidieren können. Bei der Harzherstellung werden Formaldehydneutralisatoren wie Borax, Propylenglykol und Natriumbisulfit zugesetzt und eine Vakuumdestillation durchgeführt.
Anwendungen in der Beschichtungsindustrie
Durch Veretherung alkoholarmer Substanzen (wie Methanol, Butanol, Isobutan) modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz wird in der Beschichtungsindustrie häufig verwendet und dient hauptsächlich als Vernetzungsmittel für wasserbasierte Beschichtungen. Als Rohstoff für Decklacke und Grundierungen kann es mit Alkydharzen, Polyesterharzen, Acrylharzen, Epoxidharzen usw. zu Aminoharzen verarbeitet werden und findet breite Anwendung in der Automobil-, Möbel-, Haushaltsgeräte- und anderen Industriezweigen.
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