מחקר על התקשות ושינוי של שרף מלמין פורמלדהיד

שרף מלמין-פורמלדהיד (MFR) הוא שרף אמינו תרמוסטי עם קשיות טובה, יציבות תרמית ושקיפות. בהשוואה לשרף אוריאה-פורמלדהיד (UF), לשרף MF יש עמידות טובה יותר למים ועמידות בפני מזג אוויר. לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב בציפוי פאנלים חיצוניים, שכבות דקורטיביות לרצפת עץ ומוצרי פורניר. עם זאת, חסרונות כגון שבירות גבוהה, פיצוח קל ותקופת אחסון קצרה של שרף מלמין פורמלדהיד מגבילים את היישום שלו. שרף MF משמש לעתים קרובות להכנת נייר סרט דבק ספוג. דיקט ולוח בלוק המתמודדים עם נייר סרט דביק ספוג נקראים ביחד לוחות אקולוגיים. הם אהובים על הצרכנים בגלל עמידותם ללבוש, אטימות למים וצבעים שונים.

עם זאת, כאשר הלחות הסביבתית משתנה, חומר הבסיס של הלוח האקולוגי נוטה להתנפח או להתכווץ, וכתוצאה מכך מתח פנימי לא אחיד. שכבת פני השטח של שרף MF שבירה ובעלת גמישות ירודה, והיא נוטה להיסדק תחת לחץ. לכן, שיפור הגמישות של שרף MF ושיפור בעיית הפריכות שלו הם המפתחות לפתרון בעיית פיצוח השרף ושיפור איכות המוצרים הדקורטיביים שלו. מאמר זה מסכם בעיקר את התקדמות המחקר על שינוי התקשות של שרף MF, במטרה לספק הדרכה תיאורטית ובסיס טכני לפתרון בעיית השבריריות של שרף MF.

1. מאפיינים מבניים של MF

שרף MF הוא תרכובת פולימר טבעת טריאזין שנוצרת על ידי עיבוי של מלמין ופורמלדהיד ומחוברת על ידי קשרי מתילן או אתר. יש לו תכונות כימיות יציבות ומבנה קשיח. היווצרות שרף MF מתחלקת לשני שלבים: השלב הראשון הוא תגובת הוספה של מלמין ופורמלדהיד. בתנאים ניטרליים או אלקליים, המלמין עובר הידרוקסי-מתילציה ליצירת 9 הידרוקסי-מתיל-מלמינים שונים. השלב השני הוא תגובת עיבוי. מלמין מגיב עם מלמין מתילול, או מלמין מתילולי עובר עיבוי עצמי ליצירת אוליגומרים המחוברים בקשרי מתילן ואתר. בסביבה עם ערך pH של 7 עד 8, שולטים חיבורי גשר מתילן; בסביבה עם ערך pH גבוה מ-9, יש סיכוי גבוה יותר להיווצר קשרי אתר.

לאחר הצלבה ואשפרה של שרף MF ניתן לקבל ציפוי שקוף עמיד בפני שחיקה, עמיד לחומצות ואלקליות. למרות שלציפוי שנרפא יש קשיות גבוהה, הוא גם שביר. הסיבה העיקרית היא ששרף MF מכיל מספר רב של טבעות טריאזין המחוברות לקבוצות מתילן. טבעות הטריאזין יציבות במיוחד בתנאי פגיעה וקשה לעיוות ולספוג אנרגיית פגיעה. רק קשרי מתילן יכולים לספוג את רוב האנרגיה, מה שגורם לקשרי המתילן להישבר ולהפגין שבירות. ריפוי לא שלם של שרף MF יגרום לפיצוח שרף. היות ואשפרת שרף מתרחשת בעיקר בין קבוצות הידרוקסיל, חלק מקבוצות הידרוקסיל שלא השתתפו בעיבוי יישארו בשרף לאחר הריפוי. לקבוצות הידרוקסיל אלה יש היגרוסקופיות מסוימת. כאשר הלחות הסביבתית משתנה שוב ושוב, קבוצות ההידרוקסיל החופשיות יעברו מחזורי היגרוסקופיים וספיחה וייצרו בהדרגה מתח, מה שיגרום לסדקים בציפוי השרף ומשפיע בצורה רצינית על המראה והביצועים של המוצר.

ניתן לשפר ביעילות את הגמישות של שרף MF על ידי הפחתת צפיפות הצולבות של שרף MF והארכת אורך השרשרת הגמיש שלו. עם זאת, הפחתת צפיפות הצולבות פירושה שהמבנה הנוקשה של טבעת הטריאזין בשרף מתפזר. לכן, קשיחות פני השטח ועמידות הבלאי של שרף MF יושפעו בדרגות שונות. בעת ביצוע שינוי התקשות, יש להקפיד לשמור על הקשיות של שרף MF ולא להרוס את תכונות פני השטח המצוינות שלו. לבחירת שיטת שינוי מתאימה לשיפור הגמישות של שרף MF יש משמעות רבה להרחבת היקף היישום של שרף MF.

2. שיטת שינוי הקשחה של שרף MF

שינוי הקשחה משמש לעתים קרובות כדי לייעל את החוזק של פולימרים צולבים קשיחים כדי לשפר את עמידות הפגיעה ועמידות העייפות של הפולימר מבלי להרוס את הקשיחות והיציבות הממדית המקורית של הפולימר. בדרך כלל ניתן לחלק את שיטות שינוי הקשחה המתאימות לשרף MF לשני סוגים, כלומר שינוי התקשות חיצוני ושינוי התקשות פנימי. שינוי התקשות חיצוני מתייחס להוספת קבוצות פאזה מחזקות לשרף ה-MF באמצעות מיזוג ליצירת מבנה צולב עם שרף ה-MF כדי למנוע מטבעות הטריאזין להתקרב זו לזו כדי להשיג את מטרת ההתקשות. שיטות התקשות חיצוניות נפוצות עבור שרף MF כוללות:

1) הוסף ננו-SiO2, ננו-צלולוזה וננו-חלקיקים אחרים;
2) השתמש בפולימרים ארוכי שרשרת גמישים כגון קופולימרים פוליאתילן גליקול ליצירת רשתות פולימר חודרות (IPNS) בשרף MF;
3) השתמש בחומרי סיבים כגון פוליוויניל כלוריד כדי לחבר שרפי MF יחד כדי לשפר את היציבות של מבנה השרף.

שינוי התקשות פנימי משנה את המבנה המולקולרי של שרף MF על ידי השתתפות בתגובת הריפוי של שרף MF, הרחבת החיבור הגמיש בין טבעות טריאזין והפחתת צפיפות הצולבות כדי להשיג את אפקט ההקשחה. שיטות ההקשחה הפנימית כוללות:

1) הכנס מולקולות גמישות ארוכות שרשרת בין מבני הטבעת הטריאזין של שרף MF כדי לפזר את המבנה הנוקשה;
2) השתמש בסיליקון כדי להרחיב את החיבור הגמיש בין שרפי MF;
3) לחסום את הקבוצה התפקודית ההידרוקסיל של שרף MF ולהפחית את צפיפות הצולבות של השרף. תכשירי התקשות פנימיים הנפוצים כוללים אלכוהול פוליוויניל, פוליאוריטן, קפרולקטם וכו'.

3. דרישות מיוחדות לשרף MF להספגה

קיימות שיטות התקשות רבות לשרף MF, אך לא כולן מתאימות להספגת שרף MF. שינוי ההקשחה של שרף MF הספגה חייב להתאים לתנאי הייצור של נייר סרט דביק, ולכן יש לו דרישות מיוחדות מסוימות. כאשר משתמשים בשרף MF להספגה, עלינו לשקול לא רק את עמידות הסדקים, עמידות הבלאי והגמישות לאחר ריפוי השרף, אלא גם לשים לב לנזילות, חדירות ודרגת אשפרה מוקדמת של השרף המותאם לפני הריפוי.

נזילות ירודה של שרף MF תגרום לפרחים יבשים על פני השטח של פורניר הסרט הדביק הספוג, לייצור כתמים לבנים אטומים על פני המוצר, ויוצרים פגמים במשטח. חדירות ירודה של שרף MF תגרום להספגה לא מספקת, וכתוצאה מכך חוסר דבק או משטח לא אחיד על פני המוצר. חומרים אי-אורגניים עמידים בננו-בלאי יכולים להגביר את הקשיחות והתכונות העמידות בפני שחיקה של שרף MF, אך במקביל הם יגדילו את הצמיגות של שרף MF ויפחיתו את נזילות השרף, ובכך ישפיעו על ביצועי ההספגה של שרף MF. מצאנו שהצמיגות של שרף MF עולה עם העלייה בכמות חומר המילוי העמיד בפני שחיקה nano-SiO2 (HTSi-03). הצמיגות של מערכת שרף ה-MF המותאמת הייתה 20.9 שניות (25°C), וזווית המגע בין שרף ה-MF לנייר הדקורטיבי גדלה מ-5° ל-30°. במקביל, כושר ההרטבה פוחת, כך ששרף ה-MF אינו יכול למלא לחלוטין את הפערים בנייר הדקורטיבי, והציפוי העמיד בפני שחיקה אינו יכול להגן עליו באופן מלא, וכתוצאה מכך ירידה בעמידות הבלאי.

דרגת הריפוי הנמוכה של שרף MF תגרום לנידוף גבוה במהלך תהליך הפורניר, מה שיגרום לפרחים רטובים על פני השטח להשפיע על ביצועי פני השטח. משככי אלכוהול פולי-הידרוקסיל יכולים להגביר ביעילות את הגמישות של שרף MF, אך ההידרופיליות המסוימת של חומרי פוליהידרוקסיל אינה תורמת לייבוש של נייר סרט דביק ספוג, ובכך מפחיתה את דרגת הריפוי המוקדמת של שרף MF. זה גורם לבעיות כמו ספיגת לחות והידבקות של נייר הסרט הדביק הספוג וקושי בגישה. יחד עם זאת, נייר הסרט הדביק הספוג עם דרגת אשפרה מוקדמת נמוכה יפרוק כמות גדולה של מים במהלך תהליך הכבישה החמה, ויגרום לבעיות כגון התכווצות נפח של שכבת הדבק וסדיקה של שכבת השרף, המשפיעות על ביצועי המוצר.

לכן, בהתחשב בבעיות הייצור בפועל, חומר ההקשחה של שרף ה-MF המשמש להספגה צריך להשתמש בחומר משנה בעל משקל מולקולרי נמוך, תכולת הידרוקסיל נמוכה ותגובתיות גבוהה כדי למזער את ההשפעה של המשנה על הנזילות ודרגת ההתאפקות של שרף ה-MF. יחד עם זאת, חומר ההקשחה נדרש להתאים לתנאי הריפוי של שרף ה-MF המשמש להספגה, ועדיין לשמור על אפקט השינוי לאחר אשפרה בכבישה חמה.

שינוי של שרף MF להספגה צריך לקחת בחשבון גורמים רבים בו זמנית. המשנה האידיאלי ישפר את הגמישות של שרף MF מבלי להשפיע לרעה על עמידות הבלאי של פני השטח, נזילות או תהליך אשפרה מראש. לכן, מומלץ לבצע מחקר עתידי על השינוי של שרף MF משלושת ההיבטים הבאים.

1) בהתבסס על המבנה של שרף MF, ניתן לפתור את בעיית השבריריות של שרף MF על ידי התאמת צפיפות הצולבות של שרף MF.
2) שילוב של מנגנוני התקשות שונים, הכנסת מבנה שרשרת גמיש עם קבוצות רב תפקודיות לתוך שרף MF, ולהגדיל את הגמישות של שרף MF באמצעות סינרגיה של שילוב פיזי ותגובה כימית.
3) מנקודת המבט של פישוט תהליך הייצור וחיסכון בעלויות, בחר במודיפיקציה תגובתית גבוהה המתאימים לייצור תעשייתי.

למידע נוסף על שרף מלמין פורמלדהיד שעבר שינוי ב-SINOYQX, אנא צרו קשר באמצעות דוא"ל: [email protected] , או שלחו לנו הודעה בטלפון: 86-28-8411-1861+.

חלק מהתמונות והטקסטים מועתקים מהאינטרנט, וזכויות היוצרים שייכות למחבר המקורי. אם יש הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק.