1、紡織加工上常用的樹脂結 課 論 文學生姓名： 夏燕茂 學 號： 2201303006 學 院： 研究生學院 專 業： 紡織工程 題 目： 紡織加工上常用的樹脂 紡織加工上常用的樹脂摘要： 簡要的介紹幾種紡織加工中常用樹脂的加工方法、加工設備和在紡織中具體的應用領域。樹脂有天然樹脂和合成樹脂之分。天然樹脂是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質，如松香、琥珀、蟲膠等。合成樹脂是指由簡單有機物經化學合成或某些天然產物經化學反應而得到的樹脂產物。合成樹脂種類繁多，合成樹脂可以按樹脂合成反應分類，分為加聚物和縮聚物；按樹脂分子主鏈組成分類，分為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機聚合物。按樹脂性質分

2、類，分為熱固性樹脂熱塑性樹脂。合成樹脂是制造合成纖維、涂料、膠粘劑、絕緣材料等的基礎原料。關鍵字：合成樹脂 應用領域 復合材料 合成工藝1、酚醛樹脂1.1、概述由苯酚和甲醛經縮聚反應而得到的酚醛樹脂是最早被合成的熱固性樹脂。酚醛樹脂出于具有良好的力學性能和耐熱性能，尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能，以及樹脂本身又有廣泛的改性余地。控制不同的合成條件(如酚與醛的比例、所用催化利的類型等)，可以得到兩類不同的酚醛樹脂。一類稱為熱固性酚醛樹脂，它是含有可進一步反應的羥甲基活性基團的樹脂，如果合成反應不加控制，則會使體型縮策反應直進行至形成不溶不熔的具有三維網絡結構的固化樹脂。另一類稱為熱塑性酚醛樹脂

3、，它是線型樹脂，進一步反應不會形成三維網絡結構的樹脂，要加人團化劑后才能進一步反應形成具有三維網絡結構的固化樹脂。這兩類樹脂的合成與固化原理并不相同，聚合物的分子結構也不同。1.2 、酚醛樹脂的合成原理酚醛樹脂是由酚(如苯酚、甲酚、二甲酚等)和醛(如甲醛、乙醛等)在酸或堿催化劑存在下合成的聚合物。為了能合成體型結構的聚合物兩種單體的官能度總數應不小5。1.2.1、熱固性酚醛樹脂resol合成原理熱固性酚醛樹脂的縮聚反應一般是在堿性條件下進行的，常用催化劑為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鋇等。甲醛和苯酚的物質的量之比一般控制在1.11.5之間。用氫氧化鈉為催化利時，總的反應過程可分為兩步：甲醛與苯酚的加

4、成反應；羥甲基酚的縮聚反應。 1.2.2、熱塑性酚醛樹脂novolac合成原理 熱塑性酚醛樹脂的縮聚反應般是在強酸性條件下，pH3，甲醛和苯酚的物質的量之比小于1時，合成得到的一種熱塑性線型樹脂。它是可溶、可熔的分子內不含羥甲基的酚醛樹脂。在酸性條件下，首先主要生成二酚基甲烷。1.3、酚醛樹脂的合成方法和設備1.3.1、熱固性酚醛樹脂的合成熱固性酚醛樹脂的合成是用堿性催化劑，如氫氧化鈉、氫氧化銨或氫氧化鋇等在甲醛苯酚的投料物質的量之比為（1.11.5)：1時進行的，生產設備和工藝流程見圖3.1.1。1.3.2、熱塑性酚醛樹脂的合成熱塑性酚醛樹脂是用酸性催化劑，如鹽酸、草酸、甲酸等在苯酚與甲醛的

5、物質的量之比為1：（0.80.86）時合成的。合成設備與前述熱固性樹脂的設備相似。1.4、應用酚醛層壓材料是片狀填料(棉布、紙、石棉布、木材片等)浸漬酚醛樹脂然后干燥在壓機上熱壓成層壓板、也可模卷壓成管、棒或其他制品。破璃纖維增強酚醛模塑料是采用酚醛樹脂膠液浸漬玻璃纖維(通常為無堿無捻玻纖粗紗)，經烘干、造粒而制得。酚醛模塑粉是苯酚與甲醛在催化劑作用下縮聚，經真空脫水后生成高鄰位酚醛樹脂再與一定配比和熱塑性酚醛樹脂、填料、固化劑、潤滑劑和著色劑等混合、滾壓、粉碎、過篩所得。用于注射成型濕熱地區使用的低壓電器和儀表、紡織工業的絕緣構件和零部件等。酚醛樹脂無機纖維保溫材料是采用低黏度酚醛樹脂水相分

6、散液，在工藝上采用噴霧法使粘結劑成霧狀進入纖維沉降室沉積并包覆與飄落在纖維表層。酚醛蜂窩結構材料是種夾層結構的復合材料，夾層結構是由3層以上的材料或結構組成的復合結構。以酚醛樹脂或改性酚醛樹脂作為主要粘接組分的膠黏劑，粘接木材，制造膠合板，也用于國防工業、尖端技術和工農業生產各領域。2、高性能環氧樹脂21 概述環氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的那一類有機高分子化合物，一般它們的分子量都不高。由于分子結構中含有活潑的環氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的三維網狀結構的高聚物。高性能環氧樹脂通常是指具有較好耐熱性能的環氧樹脂，在固化劑相同的情況下，高性能環氧

7、樹脂的玻璃化轉變溫度Tg值比普通環氧樹脂高80150。高性能環氧樹脂具有力學性能好、耐熱性好、黏附力強、收縮率低、尺寸穩定性好、耐腐蝕、絕緣性及機械強度等優點。2.2、樹脂合成的工藝流程和設備高性能環氧樹脂一股是在間歇式反應釜中進行合成的樹脂的合成工藝流程如圖3.2.1所示。樹脂的合成在反應釜（1)中進行，反應完畢轉入精制釜(6)，通過水洗或膜過濾等方法除去反應生成的鹽類等雜質，然后脫陳溶劑，得產品。2.3.1、酚醛多環氧樹脂酚醛多環氧樹脂在線型分子中含有兩個以上的環氧基，因此固化產物的交聯密度大，具有優良的熱穩定性、力學性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。用芳香族多元伯胺固化的酚醛多環氧樹脂澆

8、鑄體的Tg可以達到180一230。酚醛多環氧樹脂由線型酚醛樹脂與環氧氯丙烷縮聚而成。合成可分為一步法和二步法兩種。一步法是在線型酚醛樹脂生成后不將樹脂分離出，立即投入環氧氯丙烷進行環氧化反應。二步法是在線型酚醛樹脂生成后將樹脂分離出，再和環氧氯丙烷進行環氧化反應。2.3.2、間苯二酚甲醛型環氧樹脂這類樹脂具有四個環氧基，固化物的熱變形溫度可達300，耐濃硝酸性能優良。它是由低分子量的間苯二酚甲醛樹脂與環氧氯丙烷縮聚而成的，合成方法類似于酚醛多環氧樹脂。2.3.3、四酚基乙烷型環氧樹脂這類樹脂具有較高的熱變形溫度和良好的化學穩定性。它是由四酚基乙烷與環氧氯丙烷縮聚而成的具有四個環氧基的樹脂。2.

9、3.4、三羥苯基甲烷型環氧樹脂用DDs固化的該樹脂固化物的Tg可達261，還有良好的韌性和濕熱強度，可耐長期高溫氧化。2.3.5、 4，4二氨基二苯甲烷環氧樹脂(TGDDM)TGDDM樹脂屬于縮水甘油胺類環氧樹脂，這類樹脂的特點是多官能度、環氧值高、交聯密度大、耐熱性顯著提高。主要缺點是有一定的脆性。TGDDM樹脂由4，4二氨基二苯甲烷與環氧氯丙烷反應制得。當TGDDM的環氧當量為110gmol時，其黏度為36pas(50)。該樹脂是一種高性能復合材料的基體樹脂具有優良的耐熱性能，用DDS作為固化劑時其Tg為240。優良的長期耐高溫性能和機械強度保持率，優良的耐化學和輻射穩定性；并具有較低的固

10、化收縮率。因此，用該樹脂制成的復合樹料是一種耐高溫的結構復合材料和耐高能輻射材料。TGDDM樹脂也用作高性能結構膠黏劑。2.3.6、對氨基苯酚環氧樹脂(TGPAP)TGPAP樹脂出對氨基苯酚與環氧氯丙烷反應制得。對氨基苯酚環氧樹脂是低黏度液體(0.55一0.85Pas，25)，環氧當量為95107gmol。該樹脂固化活性非常高，用脂肪胺作固化劑時會放出大量的熱甚至使樹脂碳化；用芳香胺作固化劑時如果溫度太高或加有促進劑時也會發生這種現象，因此，在使用TGPAP樹脂時應特別注意它的固化性能。TGPAP樹脂固化物具有優良的熱穩定性和化學穩定性，用DDS固化的TGPAP樹脂的Tg值高達250，用TGP

11、AP樹脂制得的復合材料具有耐燒蝕性能和耐Y輻射的性能。該樹脂也可以用作膠粘劑和高性能涂料。2.3.7、三聚氰酸環氧樹脂三聚氰酸環氧樹脂是由三聚氰酸和環氧氯丙烷在催化劑存征下進行縮合，再以氫氧化納進行閉環反應制得的。由于三聚氰酸存在酮烯醇互變異構現象，得到的是三聚氰酸三縮水甘油胺和異三聚氰酸三縮水甘油酯的混合物。分子中含有三個環氧基固化后結構緊密，具有優異的耐高溫性能。分子結構中的三氮雜苯環，使該樹脂具有良好的化學穩定性優良的耐紫外光性、耐氣候性和耐油性。由于分子中含14%的氮，遇火有自熄性，并有良好的耐電弧性。該樹脂的合成工藝如下：將三聚氰酸18kg，環氧氯丙烷24kg及芐基三乙基氯化銨300

12、g加入反應釜中，于117下回流反應2.5h，冷卻，于2830下逐步加入50的氫氧化鈉溶液44kg，加完后，水洗，分層。最后加入冰醋酸200 mI，減壓回收環氧氯丙烷。得到琥珀色黏稠狀樹脂環氧值0.8當量/100g。2.4、應用由于高性能環氧樹脂固化物較好的耐熱性能及優異的綜合性能，它們可用作耐高溫復合材料的基體樹脂及耐高溫粘合劑、澆鑄料、用于多種金屬與非金屬材料的粘結、耐腐蝕涂料、電氣絕緣材料。開發了一系列如碳纖維、碳化硅纖維、硼纖維、芳綸纖維、超高相對分子質量聚乙烯纖維等高性能增強材料，并廣泛使用高性能環氧樹脂基體，形成先進復合材料，廣泛用于航空航天、電機、化工、汽車等工業部門。碳纖維增強環

13、氧樹脂基復合材料制品已廣泛應用于制作火箭噴管、飛機、人造衛里的結構部件等國防工業領域中。芳綸纖維增強環氧樹脂基復合材料主要用于航空航天領域中。3、聚酰亞胺樹脂3.1、概述聚酰亞胺樹脂是以芳香族二酐和芳香族二胺為原料，經酰亞胺化反應得到的一類聚合物。聚酰亞胺樹脂可分成縮聚型、加聚型和熱塑性三種類型。嚴格來講，只有加聚型的聚酰亞胺是熱固性的樹脂，因為加聚型的聚酰亞胺是分子量較小的酰亞胺化的齊聚物，通過活性端基進行交聯固化，形成網狀結構。固化樹脂具有較高的交聯密度,因此具有較大的脆性。縮聚型聚酰亞胺其行為像熱固性樹脂，樹脂固化物是不溶不熔的。縮聚型聚酰亞胺樹脂極少用作復合材料的基體樹脂，一般用于制造

14、薄膜和涂料。聚酰亞胺作為先進復合樹料基體應用的吸引力在于其能250以上長期使用，這一點即使最好的多官能團環氧也不能達到。但有兩個主要的原因阻礙了經典聚酰亞胺作為結構復合材料基體的廣泛應用。第一，交聯密度高、分子鏈剛性大的聚酰亞胺固有的脆性，導致了復合材料耐損傷性差以及熱沖擊時基體樹脂易開裂這種開裂則使吸濕性增加以及冷熱交替時易變形。第二，聚酰亞胺的可加工性差。聚酰亞胺的加工一般需要在高溫（250一300)下進行對于縮聚型聚酰亞胺還需要較高的壓力。3.2、應用聚酰亞胺樹脂具有突出的熱穩定性和氧化穩定性，以及優異的耐輻射性能、介電性能和力學性能。因此，這種樹脂在航空、航天、電機、電工、電子等領域有

15、很好的應用前景。填充玻璃纖維、碳纖維或者硼纖維的聚酰亞胺塑料熱膨脹系數更低，力學性能更好，可用于高強結構材料比如噴氣發動機零部件。這類纖維增強的聚酰亞胺零件用于替代傳統的金屬發動機零件可顯著減輕重量。由石墨,碳纖維和聚四氟乙烯填充的聚酰亞胺模塑料可用于活塞環、軸承和密封件的自潤滑磨損表面。填充摩擦材料的聚酰亞胺可用于耐高溫制動元件;填充金剛石的PI可用于高速砂輪。4、脲醛樹脂4.1、概述尿素與甲醛反應得到的聚合物。又稱脲甲醛樹脂。英文縮寫UF。加工成型時發生交聯，制品為不溶不熔的熱固性樹脂。固化后的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，但遇強酸、強堿易分解，耐

16、候性較差。4.2合成工藝和設備工業中生產脲醛樹脂有間歇法和連續法兩種工藝過程。間歇法生產脲醛樹脂的過程包括：原料準備，加料混合，縮聚反應，真空脫水，穩定處理，出料。全部過程在同一個反應釜中進行。即首先分析原料的含量，中和甲醛溶液，然后將甲醛與尿素加人反應釜(圖37)。混合以后開啟回流冷凝器，并通蒸汽加熱，混合液加熱到5560時停止加熱，溫度靠反應放熱升到80一85、在規定的pH值下反應一定的時間，反應液達到需要的粘度，然后冷卻反應液到6570。將反應液調至中性，關閉冷凝器的回流閥，開啟直流閥進行真空脫水。在此期間，必須注意不要讓樹脂掖通過冷凝器抽入冷凝水收集器。真空脫水根據脫水量或折光指數來控

17、制；當達到樹脂濃度60一70時停止脫水。樹脂冷卻到40時用穩定劑(氨水等)進行穩定處理，經過過濾的樹脂放人成品樹脂的容器。連續法生產脲醛樹脂有氣相法與液相法兩種。氣相法生產脲醛樹脂是使氣態甲醛代替甲醛溶液。這種方法是將氣態甲醛通人尿素溶液，反應是在單相和多相同時進行。液相法生產腮醛樹脂可以在特殊裝置中按多裝置或單裝置工藝流程進行(圖38)。將一定配比和有規定pH值的尿素與甲醛混合液，通過管道連續供料，并在溫度120一130的反應釜底面分散成薄層，當與裝置的壁接觸時反應混合液加熱到105一l15，從混合液中蒸發掉部分水分，形成定濃度的縮聚樹脂液。在這種高溫下縮聚過程，也就是生成脲醛樹脂過程，進行

18、得十分迅速。生成的樹脂連續地從反應釜中自流導出(通過側口)，并送入穩定處理器冷卻和用氨水處理，成品樹脂液由穩定處理器送人樹脂容器。脲醛樹脂的制備是尿素和甲醛在催化劑作用下發生的縮聚過程。這個過程是十分復雜的因為在反應系統中平行地進行多種不同機理的加成、縮合和水解反應，以不同反應速度常數和平衡常數不斷地發生官能團或鍵的變遷。普遍認為，脲醛樹脂的形成可分成兩個階段，即加成反應階段和縮聚反應階段。日前，普遍采用間歇法生產脲醛樹脂的工藝過程。絕大多數工廠均采用先弱堿后弱酸的合成工藝。4.3、應用脲醛樹脂一般為水溶性樹脂，較易固化，固化后的樹脂無毒、無色、耐光性好，長期使用不變色，熱成型時也不變色，可加

19、入各種著色劑以制備各種色澤鮮艷的制品。脲醛樹脂堅硬，耐刮傷，耐弱酸弱堿及油脂等介質，具有一定的韌性，但它易于吸水，因而耐水性和電性能較差，耐熱性也不高。由木材(采伐剩余物的枝丫、小徑木及木材加工剩余物的制板邊角料、刨花、樹皮等)和各種纖維植物(蔗渣、亞麻梗皮屑、向日葵殼、碎秸稈及各種纖維的果殼)經脲醛樹脂固化加工而成的刨花板主要用于家具業和建筑.業，也廣泛應用于各種車輛、船舶、地鐵內部裝飾以及機器的附板。膠合板是由原木旋切成單板或木方刨切成薄木，在經脲醛樹脂膠粘劑膠合而成的三層或三層以上的薄板。脲醛樹脂在防震包裝材料是由植物屑(稻殼、花生殼、稻稈、麥稈、玉米稈、麻稈等植物稈屑和甘蔗渣等)，經膨

20、化與脲醛樹脂和發泡液混合攪拌均勻后灌壓成型制得。5、三聚氰胺甲醛樹脂（melamine-formaldehyde resin）5.1、概述三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺與甲醛反應所得到的聚合物。英文縮寫MF。加工成型時發生交聯反應，制品為不溶不熔的熱固性樹脂。習慣上常把它與脲醛樹脂統稱為氨基樹脂。固化后的三聚氰胺甲醛樹脂無色透明。三聚氰胺樹脂具有很高的膠接強度,較高的耐沸水能力(能經受3的沸水煮沸),熱穩定性高,低溫固化能力較強,硬度高,耐磨性優異。尤其是三聚氰胺樹脂膠膜具有在高溫下保持前面顏色和光澤的能力,固化速度快,甚至在較低的適宜溫度下也是如此。具有較強的耐化學藥劑污染能力,也可以成功地用

21、于條件較為惡劣的室外。同時也克服了三聚氰胺在使用中存在著低溫易凍結、保存性能差以及膠膜易于發脆等缺點,延長了樹脂的貯存期,提高了產品的質量以及使用壽命,增加了三聚氰胺穩定性。5.2合成原理原料為三聚氰胺和37的甲醛水溶液，甲醛與三聚氰胺的摩爾比為23，第一步生成不同數目的N-羥甲基取代物，然后進一步縮合成線性樹脂。反應條件不同，產物分子量不同，可從水溶性到難溶于水，甚至不溶不熔的固體，pH值對反應速率影響極大。5.3合成工藝將甲醛（37%）160kg加入反應釜中，用10%的氫氧化鈉溶液調節甲醛溶液的pH值為8.0，并攪拌,30min，使pH值趨于穩定，在攪拌下緩緩加入37.5kg三聚氰胺。加熱

22、至70停止加熱，待溫度自然上升至7080時，控溫反應12h，反應結束后冷卻，加入適最冷水至規定含量，攪拌15min,即為成品。5.4、應用三聚氰胺甲醛樹脂加無機填料后制成模塑制品，色彩豐富，大多用于裝飾板、餐具、日用品。餐具外觀酷似瓷器或象牙，不易脆裂又適宜機械洗滌。三聚氰胺甲醛樹脂與脲醛樹脂混合可配制成膠粘劑，用于制造層壓材料。用丁醇改性的三聚氰胺甲醛樹脂可作涂料和熱固性漆。陰離子改性三聚氰胺甲醛樹脂主要是磺化三聚氰胺樹脂,相比之下氨基磺酸鹽改性的樹脂效果較好,應用廣泛。該類產品可在酸性、中性或堿性條件下固化,既可在漿內添加,又可在涂布中配用。用于棉織物的整理，它能與棉纖維上的羥基發生反應生

23、成網狀結構的聚合物。可作耐久性防縮防皺樹脂整理劑，棉布軋紋印花樹脂整理劑，絹網印花橫貢緞耐久性電光整理劑，還可用于仿麻整理，硬挺括整理等。6、二羥甲基二羥基乙烯脲樹脂（2D樹脂）6.1、概述二羥甲基二羥基乙烯脲樹脂屬反應性樹脂。無色或淡黃色透明液體。相對密度1.2（20/4）左右，溶于水。含游離甲醛1%，游離乙二醛0.5%。貯存穩定性好。由乙二醛、尿素和甲醛縮合而制得。主要用于耐久定型整理劑，是目前應用廣泛的織物整理劑。可使織物具有防皺、防縮、耐洗性能，同時又使織物豐滿、硬挺富有彈性。產品的耐氯性差，對某些染料顏色的日曬牢度也會有影響 。6.2、合成工藝配方：工業產品含固量 46%。尿素（95%）300kg甲醛（36-37%） 460kg乙二醛（40%）750kg碳酸鈉 11kg/t合成工藝：將乙二醛、甲醛、尿素加入反應釜，在50，pH7-8，反應3-4h，即得成品。也可先使尿素與乙二醛縮合，再與甲醛進行二次縮合，這種二步法合成的產品質量穩定，色澤較淺。6.3、用途2D樹脂屬纖維反應型樹脂整理劑。貯藏穩定性好，甲醛味小。常用于整理棉、粘膠及其混紡織物,性能穩定。在棉織物上很少或不起化學反應,作為耐久壓燙整理用劑,適合于焙烘法和耐久性電光或軋花