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氨基模塑料沖擊性能研究

文檔作者：關琦楊小燕許寧伍凱飛楊玉明文檔來源：南京化工職業(yè)技術學院南京湘寶鈦白制品實業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月16日
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18 工程塑料應用 2011年，第39卷，第7期
氨基模塑料沖擊性能研究
關琦楊小燕許寧伍凱飛
(南京化工職業(yè)技術學院，南京210048)
楊玉明
(南京湘寶鈦白制品實業(yè)有限公司，南京2l1301)
摘要介紹氨基模塑料的基本生產工藝流程，探索固化劑、含水量、填料及成型37-藝條件對氨基模塑料沖擊性
能的影響。結果表明，隨著復配固化劑含量的增加，試樣的缺口沖擊強度呈現(xiàn)出先上升后急速下降的趨勢；控制氨
基模塑料的含水量為4％ ，選用中、短阿爾派纖維，可有效保證制品的流動性；隨著成型溫度和壓力的提高，試樣的缺
口沖擊強度呈下降趨勢，在較低成型溫度、適宜的成型壓力和較短的成型時間下，可提高制品的沖擊強度。
關鍵詞氨基模塑料流動性沖擊強度
氨基模塑料在我國的發(fā)展已經有40多年的歷
史，隨著國民經濟的持續(xù)快速發(fā)展，以及石油危機的
不斷臨近，作為煤化工后加工產品之一的氨基模塑
料正受到各行各業(yè)的重視。氨基模塑料是一個很有
生命力的熱固性塑料，其原料來源豐富，生產工藝簡
單，價格便宜，具備良好的性能，被各行各業(yè)廣泛應
用。其制品擁有良好的力學性能和電性能，尤其是
阻燃性能優(yōu)良，加工方便，所生產的制品廣泛代替陶
瓷，具備良好的發(fā)展前景。筆者現(xiàn)就氨基模塑料的
沖擊性能進行系統(tǒng)的研究。
1 實驗部分
1．1 主要原材料
甲醛、尿素、烏洛托品、硬酯酸鋅：工業(yè)級，市售；
固化劑D：主體成分為脂肪族胺類，自制。
1．2 設備、儀器
捏合機：ZNH一2型，如皋市舁光捏合機廠；
網帶干燥烘箱：南京湘寶鈦白制品實業(yè)有限公
司；
四柱液壓機：Y7lM 一500、Y71M 一1000型，浙
江省余姚恒泰輕工機械有限公司；
電熱鼓風干燥箱：HG101—4A型，南京奧坂干
燥設備廠；
檢測用模具、小型球磨機：自制；
簡支梁沖擊試驗機：x-『J一50型，承德市金建檢
測儀器有限公司。
1．3 試樣制備
在四口燒瓶中按配方加入一定量的甲醛，邊攪
拌邊依次加入烏洛托品和尿素，升溫至58％ ，反應1
h左右。將反應后的物料倒入燒杯中，加入固化劑
D及一定量紙漿、硬酯酸鋅和其它助劑，在64％ 以
下捏合40 min。捏合后的物料在烘箱內進行干燥，
控制干燥溫度、干燥時間、空氣排出量、料層厚度及
翻料次數(shù)等，直到低分子化合物揮發(fā)完畢。然后經
粉碎、球磨、過篩得到氨基模塑料。試樣制備流程見
圖1。
甲醛尿素
』i
【縮聚 l捏合廣矗I—一1干燥r_I—一1粉硎— — 1球磨 一
f一 1
穩(wěn)定劑填料 產品— — f迂
圖1 氨基模塑料制備工藝流程
1．4 性能測試
流動性按GB 13454—1992測試；
缺口沖擊強度按GB／T 1043—2008測試；
固化成型時間測定：將氨基模塑料放入一定溫
度的檢測模具內，按照氨基模塑料成型步驟測定固
化時間。測試丁藝條件：上模15&amp;amp;C，下模145℃ ，模
具壓力25 MPa，成型總時間60 s左右，放氣時間視
固化時間而定，在15 s和25 S各排氣一次。
2 結果與討論
2．1 固化劑對氨基模塑料沖擊性能的影響
一般來說，鄰苯二甲酸、酒石酸銨和固化劑D
均符合廠家要求，其中固化劑D因其潛伏性能彌補
在成型階段熱交聯(lián)固化反應，因此在3種固化劑中
占有一定優(yōu)勢。但就生產成本而言，固化劑D居
中。為降低成本，進一步縮短成型時間、提高生產效
率，綜合考慮價格成本、固化成型時間和流動性，選
用了價格低廉的氯化銨與自制固化劑D來進行復
配，以提高制品的固化交聯(lián)反應速率。固化劑對成
型效果的影響見表1。
由表1可知，隨著氯化銨用量的增加，氨基模塑
料的流動性變小，固化成型時間也呈下降趨勢。當
氯化銨／固化劑D為2／3～1時，其流動性及固化成
收稿日期：2011—05—3l
關琦，等：氨基模塑料沖擊性能研究 l9
表1 固化劑復配對成型效果的影響
項 目 氯化銨／固化劑 D
O 2／3 3／4 4／5 1
流動 l~／mm 15O 144 141 140 138
固化成型時間／8 50 45 42 41 37
型時間都處于一個合理的范圍，符合氨基模塑料使
用廠家的要求，而且可以隨意調節(jié)。以上結果說明
氯化銨可以明顯縮短成型時間。
復配固化劑用量對氨基模塑料缺口沖擊強度的
影響見圖2。
‘宕
_
＼
慧
粥
量
口
瘩
圖2 復配固化劑用量對缺口沖擊強度的影響
從圖2可知，隨著復配固化劑中氯化銨用量的
增加，缺口沖擊強度先升高后下降。氯化銨／固化劑
D的最佳復配比例為4／5，既縮短了成型時間，又保
持了相對較好的流動性，同時降低了生產成本。
2．2 含水量對氨基模塑料性能的影響
在氨基模塑料生產過程中，采用37％ 的甲醛溶
液作為原料，因此在整個生產過程中，含水量對氨基
模塑料的性能有著重要的影響，尤其對流動性影響
比較大。氨基模塑料含水量與流動性的關系曲線見
圖3。
含水量／％
圖3 氨基模塑料含水量與流動性的關系
由圖3可以看出，隨著氨基模塑料含水量的增
加，制品的流動性明顯增大，但是含水量越高，越容
易結團成塊，從而使制品的貯存穩(wěn)定性降低，在成型
過程中容易出現(xiàn)氣泡，導致性能下降。由此，按照成
型工藝和用戶使用要求，最終含水量控制在4％左
右。各個生產工藝環(huán)節(jié)的含水量控制要求如下：在
捏合階段中，最終的出料物料含水量控制在30％ 以
內，在干燥階段的含水量控制在4％ 以內。
2．3 填料對氨基模塑料性能的影響
(1)各種紙槳對氨基模塑料性能的影響
在氨基模塑料的生產過程中，紙槳常用來作為
填料。不同紙槳的pH值不同，紙槳所具有的pH值
對產品固化成型影響較大，一般是pH值越高，成型
速度越慢。要保持所要求的成型固化速度需要添加
更多的固化劑。如要保持成型為42 s，固化劑用量
如表2所示。
表2 紙漿pH值與固化劑用量的配比
紙漿牌號 pH值 固化劑用量／mL 流動性／ram
ST牌 4．42 1Ooo 135
阿爾派 5．18 1200 143
金鳳A級 7．26 170o 148
綠金 8．35 2Ooo 146
從表2可以看出，阿爾派紙漿的pH值適中，所
用固化劑的量相對合理，氨基模塑料的流動性較合
適。阿爾派紙漿纖維長短對生產也有一定的影響，
如單獨使用長纖維木槳，則生產的半成品料粒子較
大，有夾生料，對粉碎、球磨操作影響較大，氨基模塑
料的流動性也較難控制。在生產中使用較多的是
中、短纖紙漿，所生產的半成品料粒子細，易烘干，干
濕比較均勻，流動性易控制。
(2)其它填料對氨基模塑料性能影響
為了降低生產成本，一般情況下，氨基模塑料中
除紙槳外還需要加入一些其它填料，如BaSO 、滑石
粉、CaCO 等，生產中一般加入的是BaSO 。在加入
BaSO 時，首先測出其pH值，如果pH值大于7，則
氨基模塑料成型較慢，如果pH值小于7，成型則變
快。另外，BaSO 的密度比氨基模塑料大，如果添加
量多，會使制品密度加大，造成流動性變小，同時也
會影響制品的生產成本。滑石粉、CaCO 的pH值不
穩(wěn)定，生產中一般不會使用。
(3)填料用量對氨基模塑料沖擊性能的影響
選擇當前市場應用比較多的幾個典型氨基模塑
料的系列牌號A108、A208、A218、A308、A318和
A328，考察產品缺口沖擊強度與填料用量的曲線，
結果見圖4。由圖4可知，填料用量對氨基模塑料
缺口沖擊強度的影響較大。在這幾個產品中都出現(xiàn)
了一個峰值，最好的試樣缺口沖擊強度可以達到
2．65 kJ／m 。隨著填料用量的增加，制品的缺口沖
擊強度先明顯提高，但是當?shù)竭_峰值后，隨著填料用
量的增大，缺口沖擊強度明顯下降，其中A328試樣
最為明顯。
20 工程塑料應用 2011年，第39卷，第7期
暑
●
＼
驥
帕
量
口
塔
l 2U 2 j0 j5
填料用量／％
1一A108；2一『A2O8；3一A2l8；4一A308；5一A318；6一A328
圖4 氨基模塑料填料用量與缺口沖擊強度的關系
2．4 成型工藝條件對氨基模塑料沖擊性能的影響
(+1)成型溫度對氨基模塑料沖擊性能的影響
成型溫度與氨基模塑料缺口沖擊強度的關系曲
線見圖5。由圖5可知，隨著成型溫度的提高，制品
的缺口沖擊強度明顯下降，這是因為隨著成型溫度
的提高，制品的交聯(lián)度明顯提高，制品明顯變脆，因
此應盡可能降低成型溫度。
’呂
●
＼
嘿
伯
量
Ⅱ
圖5 氨基模塑料成型溫度與缺口沖擊強度的關系
(2)成型時間對氨基模塑料沖擊性能的影響
成型時間對氨基模塑料缺口沖擊強度的影響見
圖6。由圖6可以看出，隨著成型時間的延長，制品
的缺口沖擊強度明顯下降，因此應盡可能在較短的
時間內成型，從而提高制品的缺口沖擊強度。
。 2．65
2．55
2．45
茁
甾
2．35
35 45 55 65 75
成型時間／S
圖6 氨基模塑料成型時間與缺口沖擊強度的關系
(3)成型壓力對氨基模塑料沖擊性能的影響
成型壓力對氨基模塑料缺口沖擊強度的影響見
圖7。由圖7可以看出，成型壓力對氨基模塑料缺
口沖擊強度的影響呈現(xiàn)先提高后下降的趨勢，當成
型壓力很低的時候，隨著成型壓力的提高，氨基模塑
料的缺口沖擊強度明顯提高，當出現(xiàn)峰值后，隨著成
型壓力的提高，制品的缺口沖擊強度明顯下降。
g
●
＼
般
侶
量
巨
瘩
成型壓力／MPa
圖7 氨基模塑料成型壓力與缺f=_l沖擊強度的關系
3 結論
(1)隨著復配固化劑中氯化銨用量的增加，試
樣的缺口沖擊強度呈現(xiàn)先上升后急速下降的趨勢，
氯化銨與固化劑D的最佳復配比為4／5；
(2)控制氨基模塑料的含水量為4％ ，保證了制
品的流動性；
(3)宜選用中、短阿爾派纖維，可有效保證制品
的流動性，填料用量在20％ ～25％ 之間，試樣的缺
口沖擊強度出現(xiàn)峰值；
(4)隨著成型溫度和壓力的提高，試樣的缺口
沖擊強度呈現(xiàn)下降趨勢，在較低成型溫度、適宜的成
型壓力和較短的成型時間下，可提高制品的缺口沖
擊強度。
參考文獻
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(1)：26—28．
[2] 楊國華，黃以民，劉土生．國內外氨基模塑料的現(xiàn)狀與發(fā)腱趨
勢[J]．熱固性樹脂，2006，21(1)：49—52．
[3] 韓書廣，吳羽飛．改性氨基樹脂合成工藝與性能的關系l J]．南
京林業(yè)大學學報：自然科學版，2005，29(3)：73—76．
[4] 馬松海，劉軍深，劉春萍，等．氨基樹脂的固化機理及 應用
[J]．北京林業(yè)大學學報，2007，29(4)：90—94．
[5] 羅云，顧麗莉，嚴順英合成氨基樹脂的反應模型研究[J ．中
國膠粘劑，2008，17(2)：10—13．
STUDY oN IM PACT STRENGTH oF AM INo M oULDING PLASTIC
Guan Qi，Yang Xiaoyan，Xu Ning，wu Kaifei
(Nanjing College of Chemical Technology，Nanjing 210048，China)
YangYurning
(Nanjing Xiangbao Taibai Products Industrial Co．Ltd．，Nanjing 21 1301，China)
關琦，等：氨基模塑料沖擊性能研究 2l
ABSTRACT The basic production process of amino moulding plastic was introduced，and the effects of curing agent，water，
fillers and processing conditions on the impact property of amino moulding plastic were investigated．The resu~s showed that with the
complex curing agent content increased，the notched impact strength of the samples increased and then decreased rapidly．At the same
time，4％ water content of amino moulding plastic resulted in the mobility of products，as well as short alpinenec fiber did．Further—
more，with the increasing of moulding temperature and pressure，the notched impact strength of the samples declined．Therefore under
the conditions of lower moulding temperature，suitable briquetting pressure and shorter moulding time，the impact strength for the prod—
ucts was improved，
KEYW ORDS am ino moulding plastic，flow property，impact strength
歡迎訂閱201 1年《工程塑料應用》、《化學分析計量》及合訂本光盤
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技術類刊物，月刊，大16開本，每月10 13出版。本刊為中文
核心期刊，是中國工程塑料工業(yè)協(xié)會會刊，榮獲首屆、第二
屆、第三屆國家期刊獎等26項國家、省部委級優(yōu)秀期刊獎，
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年180元。1986年以來的期刊價目見表1。歡迎讀者來函
(附名片)免費索取樣刊。
《化學分析計量》 國內外公開發(fā)行的全國性分析、計
量專業(yè)技術類刊物，雙月刊，大16開本，單月20 13出版。本
刊為中國科技核心期刊，榮獲6項省部委級優(yōu)秀期刊獎，人
選美國化學文摘(CA)千種表。2011年定價15 期，全年
90元。創(chuàng)刊號以來的期刊價目見表2。歡迎讀者來函(附名
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已將《工程塑料應用》自創(chuàng)刊號(1973年)至2010年底共38
卷254期的期刊電子化，并制成合訂本光盤，現(xiàn)公開發(fā)售；同
時也將《化學分析計量》自創(chuàng)刊號(1992年)至2010年底共
19卷77期的期刊電子化，并制成合訂本光盤，現(xiàn)公開發(fā)售。
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表1 《工程塑料應用》單冊期刊、合訂本價格表
年份 期數(shù) 每冊單價／元 全年定價／元 合訂本／元
1986 ～1989 16 0．825 13．2 19
1990～1992 12 1．4 16．8 23
1993、1994 10 2．4 24 30
1995 6 2．8 16．8 23
1996 6 3 18 24
1997 6 3．5 21 27
1998 12 3．5 42 48
1999 12 4 48 54
2000 12 5 60 66
2001 12 5．5 66 78(兩本)
2002 12 6 72 84(兩本)
2003 12 6．5 78 90(兩本)
2004 12 7 84 96(兩本)
20o5 12 7．5 90 102(兩本)
20o6 13 8 104 116(兩本)
20o7 12 9 108 120(兩本)
2008 12 10 120 132(兩本)
2OO9 12 】2 144 156(兩本)
2010 12 13 156 168(兩本)
2011 12 15 18O 180(單冊)
合計 225 1100(優(yōu)惠) 1200(優(yōu)惠)
表2 《化學分析計量》單冊期刊、合訂本價格表
年份 期數(shù) 每冊單價／元 全年定fir／元 合訂本／元
創(chuàng)刊號～1998 9 3 27 33
1999～2O01 14 4 56 62
2oo2 6 5 30 72
2003 6 6 36
20O4 6 7 42 93
2oo5 6 7．5 45
2006 6 8 48 lO8
2007 6 9 54
2oo8 6 10 60 66
2009 6 12 72 78
2010 6 13 78 84
20l1 6 l5 90 90(單冊)
合計 83 550(優(yōu)惠) 600(優(yōu)惠)

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