酰化三聚氰胺及其制备方法、酰化三聚氰胺树脂及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及精细有机合成领域，具体涉及酰化三聚氰胺及其制备方法、酰化三聚氰胺树脂及其制备方法和应用。所述酰化三聚氰胺的制备方法包括将三聚氰胺与酰化试剂在溶剂中进行酰化反应，其中，所述酰化试剂为带有碳原子数为C

说明书

技术领域

本发明涉及精细有机合成领域，尤其涉及酰化三聚氰胺及其制备方法、酰化三聚氰胺树脂及其制备方法和应用。

背景技术

三聚氰胺俗称密胺、蛋白精，其含氮量66.7％，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物。在分子结构上，三聚氰胺具有与苯环结构可类比的三嗪环结构，同时还具有三个可参与反应的环外-NH

三聚氰胺最主要的用途有二，一是作为一种重要的化工原料，三聚氰胺与甲醛发生脱水缩合反应，首先形成聚合度较低的线型聚合物，然后在热或酸作用下进一步交联固化，是一种具有热固性的氨基树脂材料，广泛应用于防火层压板粘接剂、塑料模塑料及涂料工业、防潮纸、皮革鞣剂等，高度醚化三聚氰胺树脂可用作高表面硬度的金属漆膜固化剂。此外，三聚氰胺是氨基氰的三聚体，加热分解时会释放出大量氮气，因此也被作为阻燃剂，而得到较广泛的应用。

三聚氰胺树脂(密胺树脂)，一般具有高硬度、高阻燃性、装饰性等特征。与此对比，密胺树脂的固化树脂同时存在着明显的脆性、亲水性、湿热老化性等缺陷，这很大程度上限制了三聚氰胺及密胺树脂的进一步应用。

为此，有必要以三聚氰胺分子结构为基础，发展具有新功能的三聚氰胺衍生物，以有效拓展三聚氰胺的功能化应用，进一步推进相关产业链与应用技术市场的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种酰化三聚氰胺及其制备方法，通过对三聚氰胺环外的氨基进行酰化改性，在三聚氰胺分子骨架上引入长碳链段，获得具有疏水性等特性的酰化三聚氰胺。

本发明的另一目的是提供一种酰化三聚氰胺树脂及其制备方法和应用，利用酰化三聚氰胺制备具有功能性的聚合物树脂，可应用于制备具有疏水/超疏水性能的饰面涂层材料、泡孔材料或高分子阻燃材料等，从而拓展了三聚氰胺的应用领域。

为此，本发明采用以下技术方案：

(一)本发明提供一种酰化三聚氰胺及其制备方法。

本发明提供的酰化三聚氰胺的制备方法包括：将三聚氰胺与酰化试剂在溶剂中进行酰化反应，其中，所述酰化试剂为带有碳原子数为C

本发明研究发现，通过对三聚氰胺环外的氨基进行酰化，在三聚氰胺分子骨架上引入碳原子数为12-18的长碳链段，可以获得具有特殊性质的酰化三聚氰胺，该酰化三聚氰胺具有更广阔的应用前景。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺的制备方法，所述三聚氰胺、酰化试剂、溶剂的摩尔比为1：(0.03～0.3)：(3.0～5.0)。

本发明意外发现，并非要将三聚氰胺环外的三个氨基完全酰化，而是在特定酰化程度下即控制三聚氰胺与酰化试剂的摩尔比在上述范围内，可以实现良好的效果。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺的制备方法，所述酰化试剂为硬脂酰氯、月桂酰氯、油酸酰氯、亚麻酰氯中的一种或多种。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺的制备方法，所述溶剂为二氯甲烷、正己烷、环己烷、三氯甲烷、苯、甲苯等有机溶剂中的一种或多种，优选正己烷、二氯甲烷。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺的制备方法，所述酰化反应在不高于15℃的恒温条件下反应30～120min。进一步地，反应后进行过滤并于60-105℃，优选85℃干燥获得目标产物酰化三聚氰胺。收集的滤液可回收其中的有机溶剂再次使用。

本发明还提供由上述制备方法制备得到的酰化三聚氰胺。

特别地，本发明所获得的酰化三聚氰胺粉末层的水接触角≥126°，同等条件下三聚氰胺粉末层的水接触角为0°，酰化三聚氰胺本身表现出优异的疏水性能。

(二)本发明提供一种酰化三聚氰胺树脂及其制备方法。

本发明提供的酰化三聚氰胺树脂，按重量份计，原料包括上述酰化三聚氰胺126份、醛类物质190～290份和含羟基化合物120～210份。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺树脂，所述醛类物质为多聚甲醛、甲醛、戊二醛、乙二醛中的一种或多种。

根据本发明提供的酰化三聚氰胺树脂，所述含羟基化合物为乙醇、丁醇、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇200/400/600中的一种或多种。

本发明还提供上述酰化三聚氰胺树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将酰化三聚氰胺与醛类物质在pH＝8～9下，升温至75～100℃反应，待反应液变澄清后，降温至50～70℃；

(2)继续加入含羟基化合物进行反应，待反应结束后调节pH＝8-9，冷却至室温。

其中，使用碱性溶液调节pH，所述碱性溶液为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、三乙胺等碱性溶液中的一种或多种，优选为二乙醇胺。

(三)本发明还提供上述酰化三聚氰胺树脂的应用。

本发明提供的应用包括在石膏复合板材、饰面涂层材料或密胺泡孔材料中的应用。

(1)本发明提供一种石膏复合板材，原料包括400份熟脱硫石膏粉、0.30-0.75份石膏缓凝剂、90-105份水、45-55份改性密胺树脂和14-20份玻璃纤维。将各原料混合均匀，压制成型，烘干后可制得石膏复合板材。

由于采用了酰化三聚氰胺树脂，本发明所得石膏复合板材的抗折强度≥18.1MPa，抗压强度≥37MPa，24.0h吸水率≤1.8％。

(2)本发明提供一种饰面涂层材料，原料包括10份酰化三聚氰胺树脂、0.5-3.5份流平剂以及0.1-1.0份固化剂。将各原料混合均匀，成为基础树脂涂布液，涂布于玻璃板表面，干燥成为疏水饰面涂层。

由于采用了酰化三聚氰胺树脂，本发明所得饰面涂层材料的膜层接触角≥109°，耐污性能评级为5级，附着力为0级，铅笔硬度≥5H。

(3)本发明提供一种密胺泡孔材料，原料包括160份酰化三聚氰胺树脂、1.0-3.0份乳化剂、3.0-5.0份发泡剂、1.0-1.5份固化剂和0.75-2.25份引发剂。将各原料混合均匀，置于烘箱内发泡30-60min，制备密胺泡孔材料。

由于采用了酰化三聚氰胺树脂，本发明所得密胺泡孔材料的压缩强度可达到440kPa，24.0h吸水率≤48％。

本发明提供了一种酰化三聚氰胺及其制备方法、酰化三聚氰胺树脂及其制备方法和应用，通过对三聚氰胺的酰化改性，从结构上改变了三聚氰胺的基本性质及可反应性，进一步所得酰化三聚氰胺树脂在石膏复合板材、饰面涂层材料及泡孔材料方面具有优良的应用效果。本发明显著延伸并拓展了三聚氰胺的产业链应用，具有广阔的市场前景及经济社会价值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

若无特别说明，本发明实施例所涉及原料均可通过市售获得。

实施例1

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与4mol正己烷的混合物中，均匀滴加0.04mol油酰氯，于冰水浴中恒温反应100min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，105℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为134°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将186份甲醛溶液(37％)、10份多聚甲醛及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用三乙胺调至pH＝8～9；

(2)升温至100℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至50℃，加入40份丁醇和80份聚乙二醇400，继续反应2.5h结束反应；

(3)用三乙胺调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照400份熟脱硫石膏粉、0.5份石膏缓凝剂、105份水、55份改性密胺树脂和15份玻璃纤维进行混合成型，经干燥制得脱硫石膏复合板材。其抗折强度19.7MPa，抗压强度37MPa，24.0h吸水率1.8％。

对照例

与所得酰化三聚氰胺树脂复合石膏板材进行对比，采用相同过程用未酰化改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并按照同样的条件制备密胺复合脱硫石膏复合板材，其抗折强度18.2MPa，抗压强度34MPa，24.0h吸水率10.5％。

实施例2

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与4.1mol苯的混合物中，均匀滴加0.12mol油酰氯，于冰水浴中恒温反应120min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，75℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为126°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将190份甲醛溶液(37％)、30份多聚甲醛及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用10％碳酸钠溶液调至pH＝8～9；

(2)升温至85℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至55℃，加入74份丁醇和60份聚乙二醇200，继续反应1.5h结束反应；

(3)用10％碳酸钠溶液调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照400份熟脱硫石膏粉、0.5份石膏缓凝剂、105份水、55份改性密胺树脂和15份玻璃纤维进行混合成型，经干燥制得脱硫石膏复合板材。其抗折强度18.1MPa，抗压强度47.6MPa，24.0h吸水率1.0％。

对照例

与所得酰化三聚氰胺树脂复合石膏板材进行对比，采用相同过程用未酰化改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并按照同样的条件制备密胺复合脱硫石膏复合板材，其抗折强度18.2MPa，抗压强度41MPa，24.0h吸水率12.3％。

实施例3

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与4.2mol二氯甲烷的混合物中，均匀滴加0.06mol硬脂酰氯，于冰水浴中恒温反应40min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，85℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为146°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将230份甲醛溶液(37％)及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用二乙醇胺调调至pH＝8～9；

(2)升温至82℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至60℃，加入60份乙醇和80份聚乙二醇200，继续反应2.0h结束反应；

(3)用二乙醇胺调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照10份改性密胺树脂、3.5份流平剂以及1.0份固化剂的配比制备的表面漆膜涂层，其膜层水接触角109°，耐污性能5级，附着力0级，铅笔硬度≥5H。

对照例

采用上述相同的方法利用未酰化改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并将所得密胺树脂按照同样的方法制备疏水饰面涂层，其水接触角70°，耐污性能评级为4级，附着力为0级，铅笔硬度≥5H。

实施例4

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与3.2mol甲苯的混合物中，均匀滴加0.1mol亚麻酰氯，于冰水浴中恒温反应60min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，85℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为134°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将192份甲醛溶液(37％)及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用三乙醇胺调调至pH＝8～9；

(2)升温至85℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至60℃，加入44.4份丁醇和120份聚乙二醇600，继续反应2.0h结束反应；

(3)用三乙醇胺调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照10份改性密胺树脂、3份流平剂以及0.8份固化剂的配比制备的表面漆膜涂层，其膜层水接触角113°，耐污性能5级，附着力0级，铅笔硬度≥5H。

对照例

采用上述相同的方法利用未酰化改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并将所得密胺树脂按照同样的方法制备疏水饰面涂层，其水接触角80°，耐污性能评级为4级，附着力为0级，铅笔硬度≥5H。

实施例5

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与5mol三氯甲烷的混合物中，均匀滴加0.08mol月桂酰氯，于冰水浴中恒温反应80min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，60℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为137°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将136份甲醛溶液(37％)、30份乙二醛溶液(40％)、60份多聚甲醛及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用乙醇胺调至pH＝8～9；

(2)升温至95℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至65℃，加入140份丙烯酸羟乙酯，继续反应1.5h结束反应；

(3)用乙醇胺调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照160份改性密胺树脂、3.0份乳化剂、3.0份发泡剂、1.5份固化剂和2.25份引发剂混合发泡，所制备的泡孔材料，其压缩强度可达到400kPa，24.0h吸水率32％。

对照例

采用上述相同的方法利用未改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并将所得密胺树脂按照同样的方法制备密胺泡孔材料，其压缩强度200kPa，24.0h吸水率120％。

实施例6

本实施例提供一种酰化三聚氰胺的制备方法，具体步骤如下：

(1)搅拌条件下，在1mol三聚氰胺与4mol环己烷的混合物中，均匀滴加0.2mol亚麻酰氯和0.1mol硬脂酰氯，于冰水浴中恒温反应100min后结束反应，获得酰化三聚氰胺的分散液；

(2)将上述混合分散液进行过滤，所得固形物经纯水清洗，100℃烘干得到酰化三聚氰胺，其粉末层水接触角为137°。

本实施例还提供一种利用上述所得酰化三聚氰胺制备酰化三聚氰胺树脂(改性密胺树脂)的方法，具体步骤如下：

(1)将110份甲醛溶液(37％)、50份戊二醛溶液(50％)、80份多聚甲醛及126份酰化三聚氰胺加入反应器搅拌混合，并用10％氢氧化钠调至pH＝8～9；

(2)升温至90℃恒温反应，至混合液变澄清后降温至70℃，加入210份丙烯酸羟丙酯，继续反应3.0h结束反应；

(3)用10％氢氧化钠调节pH＝8～9，冷却至室温，得到酰化三聚氰胺树脂。

应用例

将上述获得的改性密胺树脂，按照160份改性密胺树脂、3.0份乳化剂、4.0份发泡剂、1.5份固化剂和2.0份引发剂混合发泡，所制备的泡孔材料，其压缩强度440kPa，24.0h吸水率48％。

对照例

采用上述相同的方法利用未改性的三聚氰胺制备密胺树脂，并将所得密胺树脂按照同样的方法制备密胺泡孔材料，其压缩强度240kPa，24.0h吸水率160％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。