Inhoudsopgave
1. Ongemodificeerde melamineharsen
Melamine reageert met formaldehyde bij pH 9-10 om hexahydroxymethylmelamine te vormen. Eén mol melamine combineert met 6 mol formaldehyde om hexahydroxymethylmelamine te produceren.
Melamine is slechts licht oplosbaar in water, maar lost gemakkelijk op in alkalische formaldehydeoplossingen om hydroxymethylmelamines te vormen. Bij verhitting ondergaan hydroxymethylmelamines crosslinking en vormen ze harsen die onoplosbaarder worden naarmate ze langer worden verhit.
Melamine condenseert ook met formaldehyde in zure oplossing om hydroxymethylverbindingen te vormen, die vervolgens polycondensatie ondergaan om crosslinked producten te vormen. Melamine-formaldehydeharsen kunnen thermisch of met een verharder worden gehard.
Het hardingsproces is niet helemaal duidelijk, maar men denkt dat het methyleenbruggen en mogelijk methyleenetherbruggen omvat. Melamine-formaldehydecondensaten hebben een goede thermische stabiliteit, optische eigenschappen en waterbestendigheid.
2. Gemodificeerde melamineharsen
2.1. Reactie met alcoholen
Melaminehydroxymethylverbindingen kunnen worden veretherd met alcoholen om ethers te vormen. Het belangrijkste gebruik van deze ethers is als oppervlaktecoatingharsen. Ze kunnen ook worden gebruikt als textielhulpstoffen, melamine-ureum-formaldehydeharsen en impregneerharsen.
De veretheringsreactie wordt uitgevoerd bij relatief hoge temperaturen met zure katalyse. Het is belangrijk om het water of de overtollige alcohol uit de oplossing te verwijderen om crosslinking te voorkomen. De mono- tot hexaalkylethers van de C1 tot C4 alcoholen kunnen gemakkelijk worden bereid. Goede omzettingen worden alleen verkregen voor hogere alcoholen door middel van transetherificatie.
De methylethers van melaminehydroxymethylverbindingen zijn gemakkelijk oplosbaar in water, zelfs bij kamertemperatuur, en kristalliseren gemakkelijk. De waterige oplossingen van de methylethers bereid uit hogere hydroxymethylverbindingen worden troebel bij verhitting en klaren weer op bij afkoeling.
Methylethers zijn oplosbaar in water, benzeen en andere soortgelijke oplosmiddelen. Ethers die geproduceerd worden met hogere alcoholen, zoals butanol of benzylalcohol, zijn echter onoplosbaar in water, maar oplosbaar in alcoholen en sommige koolwaterstoffen.
Naast monoalcoholen kunnen ook polyhydrische alcoholen, zoals ethyleenglycol, glycerol, 3-hydroxymethyl-1,5-pentaandiol en pentaerythritol, gebruikt worden als veretheringsmiddelen. Deze verethering moet echter in neutrale oplossing uitgevoerd worden, omdat de concurrerende crosslinkingreactie anders sneller plaatsvindt en onoplosbare producten vormt.
De veretherde melamine-formaldehydeharsen die gebruikt worden als uitgangsmaterialen voor oppervlaktecoatings zijn condensaten met lage moleculaire massa’s van 600–1400. Dit zijn vermoedelijk triazinestructuren die verbonden zijn door methyleenbruggen en die twee tot vier melaminegroepen bevatten. De ethergroepen zijn willekeurig verdeeld over de triazineringen.
2.2. Reactie met aminen
Aminen en aminocarbonzuren reageren met hydroxymethylmelamines om melamineharsen te vormen met verbeterde hydrofiele eigenschappen. Condensatie met aminozuren levert alkali-oplosbare melamineharsen op, die worden gebruikt bij het impregneren en vormen van materialen.
Modificatie met aminoalcoholen, zoals aminoethanol, vormt basisproducten die zouten kunnen vormen met zuren. Deze producten worden gebruikt als textielhulpstoffen, maar zijn niet van groot industrieel belang.
2.3. Reactie met waterstofsulfiet
Melamineharsen kunnen reageren met waterstofsulfieten, net als ureumharsen. De meest economische keuzes voor industriële toepassingen zijn natriumsulfiet, natriumwaterstofsulfiet of pyrosulfiet. De reactie kan worden uitgevoerd in een zuur of basisch medium.
De resulterende producten zijn in water oplosbare melamineharsen die kunnen worden neergeslagen door zuren toe te voegen. Waterstofsulfiet-gemodificeerde melamine-formaldehydeharsen worden in de bouwsector gebruikt als betonvloeistoffen voor bouwmaterialen.
Andere modificatoren, zoals dithioniet en formaldehydenatriumsulfoxylaat, zijn ook beschreven in octrooiliteratuur.
2.4. Andere modificatoren
De modificatie van hydroxymethylmelamineharsen met andere verbindingen, zoals polyalcoholen, suikers, tolueensulfonamiden, lactams, nitrillen, acrylaten en polyacrylonitril, is belangrijk bij de productie van impregneerharsen. Deze modificaties verbeteren een breed scala aan lamineringseigenschappen en helpen de harsoplossing te stabiliseren, waardoor vertroebeling en overmatige viscositeit worden voorkomen.
De creatie van gemengde condensaten en cocondensaten met melamine en andere verbindingen, zoals fenol, ureum, cyanamide en dicyaandiamide, is ook onderzocht.
Zo worden bijvoorbeeld fenol-gemodificeerde melamine-ureum-formaldehydeharsen gebruikt in weerbestendige spaanplaat. Deze harsen kunnen ook worden aangepast om aan specifieke vereisten te voldoen.
3. Toepassingen van melamineharsen
Melaminehars is een veelzijdig materiaal met een breed scala aan toepassingen. Hier zijn enkele van de meest voorkomende:
- Bouwmaterialen: Melaminehars wordt gebruikt in hogedruklaminaten, die worden gebruikt om aanrechtbladen, meubels en andere oppervlakken te maken. Het wordt ook gebruikt in laminaatvloeren en tegelwandpanelen. Melaminehars is een goede keuze voor deze toepassingen omdat het sterk, duurzaam en bestand is tegen vocht en krassen.
- Keukengerei en servies: Melaminehars wordt gebruikt om verschillende keukengerei en servies te maken, zoals kommen, borden en kopjes. Het wordt ook gebruikt in sommige voedselverpakkingen. Melaminehars is een goede keuze voor deze toepassingen omdat het niet giftig is en bestand is tegen vlekken en krassen.
- Maken van kasten en meubels: Melaminehars wordt gebruikt om melaminepanelen te maken, die worden gebruikt in kant-en-klare meubels en keukenkastjes. Melaminepanelen zijn verkrijgbaar in verschillende kleuren en patronen, waardoor ze een populaire keuze zijn voor huiseigenaren die hun meubels willen personaliseren.
- Koolstofafvang: Melaminehars is effectief gebleken bij het binden van kooldioxide, waardoor het een potentieel materiaal is voor koolstofafvangtoepassingen. Koolstofafvang is het proces van het opvangen van kooldioxide uit de atmosfeer en het ondergronds opslaan ervan. Dit kan helpen de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en klimaatverandering te beperken.
Dit zijn slechts enkele van de vele toepassingen van melaminehars. Naarmate het onderzoek vordert, worden er voortdurend nieuwe en innovatieve toepassingen voor dit veelzijdige materiaal ontdekt.
Referenties
- Aminoharsen; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a02_115.pub2
- https://en.wikipedia.org/wiki/Melamine_hars
