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甲醚化三聚氰胺树脂,由于其优异的交联性能,在市场上的需求量很大。本课题采用两步法生产甲醚化三聚氰胺树脂,第一步是三聚氰胺的羟甲基化过程,第二步是羟甲基三聚氰胺的甲醚化过程。由于国内甲醚化三聚氰胺树脂在加工制备方法上的不完善,在甲醚化三聚氰胺树脂第一步生产中存在离心后产物含水量过高,还需大量的能量进行干燥等问题;在第二步生产中,准确地说,在对生成的树脂产物进行后处理的环节中,减压蒸馏(脱醇、脱水)的高温、高相对真空度可以将反应体系中的水和有机溶剂很好地脱除,但是伴随高温、高相对真空度而来的是,废液中存在过高的树脂,产物树脂在固含量不是很高的情况下粘度明显地随之增大,并且产品会存在一定量的游离甲醛。这些问题在一定程度上影响了产品的质量、降低了生产收益。由于本课题是实验室与重庆建峰浩康化工有限公司合作项目下的子课题,着重研究企业在整个甲醚化三聚氰胺树脂生产中遇到的上述提及的问题,以及初步探索甲醚化三聚氰胺树脂在水性聚氨酯领域中的应用。本论文首先采用两个正交实验对羟甲基化反应过程中各影响因素进行了筛选和优化,得到各因素对中间产物羟甲基三聚氰胺的羟甲基含量以及离心后的含水量的影响规律。接着,论文进一步对羟甲基三聚氰胺甲醚化过程的后处理环节的废液中的树脂含量、产物树脂固含量等问题进行了研究。最后,论文利用热重分析(TG)方法研究了不同升温速率下的水性聚氨酯与甲醚化三聚氰胺树脂交联固化制得的复合胶膜,并对其热降解峰的热降解动力学进行了计算,从而推出其热降解机理。(1)在三聚氰胺羟甲基过程中,首先通过一个预实验对9个因素进行了筛选,筛选出了甲醛与三聚氰胺摩尔比、温度、pH和甲醛浓度这4个因素进行下一步的正交实验。从正交实验的结果发现:羟甲基化反应中pH对产品羟甲基含量影响是最大的,甲醛浓度次之,温度对该考察指标影响最小;同样地,pH的取值对离心后产物含水量影响是最大的,甲醛浓度次之,不同地是,甲醛与三聚氰胺摩尔比对离心后产物含水量影响是最小的。产品的羟甲基含量在甲醛与三聚氰胺摩尔比为9、温度50℃、pH=9和甲醛浓度25%时有最大值,离心后产物含水量在甲醛与三聚氰胺摩尔比为9、温度T=60℃、pH=9和甲醛浓度49%时有最小值。综合考虑各方面,最终选择的三聚氰胺羟甲基化的最优合成条件为,甲醛与三聚氰胺的摩尔比为9,温度T=60℃,pH=9和浓度为37%的甲醛溶液。在此反应条件下得到的产品的羟甲基含量可达50.13%,离心后产物含水量52.98%,最终产品含水量达到8.37%。(2)在羟甲基三聚氰胺甲醚化过程减压蒸馏环节,对温度T(℃)和相对真空度P(-MPa)这两个因素分别设置了3个水平,采用全面实验法进行了实验安排,在每个实验中测定废液中粗树脂含量、产物树脂的粘度、产物树脂的固含量以及产物树脂的游离甲醛含量。由于在产物树脂没有检测到游离甲醛的存在,所以在论文中只对废液中粗树脂含量、产物树脂的粘度、产物树脂的固含量进行了下述分析。首先在各个考察指标下,分别分析温度T(℃)和相对真空度P(-MPa)这两个因素对考察指标的影响。接着通过方差分析对不同考察指标进行显著性判断,但是不同考察指标下的最优因素水平存在一定的差异。于是,最后用方差分析、因素贡献率和Duncan’s新复极差分析来三种方法来进行最优水平的筛选,结果表明在筛选最优水平时应该优先考虑废液中粗树脂的含量,再考虑产物树脂的粘度,最后考虑产物树脂固含量,故最佳的因素水平组合是A1B2,即温度T=70℃,相对真空度P=-0.09MPa,在此条件下的废液中粗树脂含量为0.071%、产物树脂的粘度为1768 mPa·s、产物树脂的固含量为91.06%以及产物树脂中游离甲醛的含量为0。(3)通过不同升温速率下的TG和DTG数据计算出固化胶膜的热降解峰的降解动力学方程并求出相应的各个热降解峰的表观活化能以及热降解反应级数,发现核增长与生长机理在固化胶膜的热降解过程起到决定影响作用。