凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料开发项目报告

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1、. . . . 序号：编码：第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛作品申报书作品（项目）名称：凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料开发学 校 全 称： 化工职业技术学院 申报者（团队名称）：“南化院高材生“梦之队 类别：项目报告设计方案专利其它报送级别：初赛报送作品决赛报送作品说明1. 申报者应认真阅读此说明各项容后按要求详细填写。2. 申报者在填写申报作品情况时，只需根据项目填写A表B表，所有申报者可根据情况填写C表。3. 表项目填写时一律用签字填写或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4. 序号、编码由第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛组委会填写。5. 填写容必须是中文。6. 作品申报书须

2、按要求由各校大赛组织协调机构统一上传/寄送。7. 其它参赛事宜请向本校大赛组织协调机构咨询。8. 请选择如下方式提交您的参赛作品：登录大赛官网pmc.rubbervalley.提交作品请发送您的作品至大赛官方pmcrubbervalley.请将您的参赛作品邮寄：市市北区路43号橡胶谷A栋407室 康在龙（收） 266045 联系：05 ：07第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛参赛承诺书项目参赛个人（团队）已充分阅读、理解并接受第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛参赛项目要求的有关容，并承诺如下：1.本次申报的 凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料开发 （参赛项目名称）项目与产品中所涉与的知识产权

3、、专利或技术秘密，均为本团队核心成员自身拥有或通过合法途径经权利人授权获得，承诺人对该参赛项目与产品拥有完整、独立、合法的权利，绝无剽窃或抄袭等行为。2.若在参赛过程中发现参赛项目与产品知识产权、专利或技术秘密等权利归属不明晰或承诺人弄虚作假、被投诉等情况，承诺人自愿接受暂停项目个人（团队）参赛资格的处理，并自愿根据事实情况由第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛组委会（以下简称大赛组委会）决定是否恢复承诺人的参赛资格。3.若在赛后发现参赛项目与产品知识产权、专利秘密或技术秘密等权利归属不明晰或承诺人弄虚作假、被投诉等情况，承诺人自愿根据事实情况由大赛组委会决定是否取消获奖资格与收回奖金。4.

4、如有参赛个人（团队）的参赛项目与产品因所有权、知识产权、专利秘密、技术秘密或使用权（授权）等法律纠纷问题而造成对组委会不良影响或损失的，根据事实情况，将视情节轻重保留追究相关人员法律责任的权利。5.承诺人因参赛项目与产品的所有权、知识产权、专利秘密、技术秘密或使用权（授权）等原因而发生团队成员之间、团队之间或与其他权利主体之间的法律纠纷或矛盾的，承诺人承诺由此产生的一切责任与义务均由承诺人自行承担，与大赛组委会无关。6.若申报项目最终获奖，承诺人承诺大赛组委会对该项目后续的经营情况和资金使用情况有知情权和调查权，承诺人应全力配合大赛组委会行使上述权利。大赛组委会在调查过程中如发现承诺人有任意、

5、违规、违反第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛相关要求或违反本承诺书行为时，有权单方收回资助资金，承诺人应无条件配合。7.若由于承诺人有任意、违规、违反本届大赛相关要求或违反本承诺书的行为而造成大赛组委会损失的，由承诺人负责全额赔偿。8.本承诺书自本团队所有团队成员签字后立即生效，本承诺书真实可靠，承诺人自愿签订并严格、善意履行本承诺书，其中承诺事项自承诺书生效时即对各承诺人产生法律约束力，本承诺书为不可撤销承诺书，承诺人无权撤回本承诺书中的各项承诺事项。参赛个人（团队全体成员）签名：王庚生、萌、振通、王凯2013年8月30日授权书兹同意无偿授权第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛组织委员

6、会,同意将本队的参赛作品产生的技术成果优先授权给第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛组织委员会主办单位进行技术成果交易，并进一步推进作品成果的产业化大规模推广。授权大赛全国组委会进行数字化珍藏、复制，通过网络、数字光盘公开传播，转授权他人下载、打印、出版、发行等。为符合“全国大学生高分子材料创新创业大赛”的需要，可进行统一格式的变更。本队师生声明并保证上述作品为共同著作权人，有权为本同意之各项授权。且上述授权作品未侵害任何第三人知识产权。本授权书为专属利用授权，本队师生对上述授权作品仍拥有原始著作权。 立授权书人(授权代表)：王庚生号：3 联系：指导老师：(签名) 关琦号：X 联系：学校地址

7、：省市六合区关路625号A 申报者情况（个人团体项目）说明：1. 必须由申报者本人按要求填写。 2. 申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列。 3. 本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况王庚生性别男出生年月1992.4学校化工职业技术学院学历大专专业高分子材料应用技术入学时间2011.9学制三年作品名称凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料开发通讯地址省市六合区关路625号其他作者情况性别年龄学历所在单位萌女大专化工职业技术学院振通男大专化工职业技术学院王凯男大专化工职业技术学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2011年9月正式注册的在校全日制高校：

8、专科 本科 硕士 博士学生。是 否 （签章） 年 月 日院系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是 否 负责人签名： 年 月 日B 申报作品情况说明：1. 必须由申报者本人填写。 2. 本部分科研管理部门签章视为对申报者所填容的确认。 3. 作品分类请按作品学术方向或所涉与的主要学科领域填写。（可另附页）作品（项目）全称凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料开发作品分类材料与能源类作品撰写的目的和基本思路本项目是依托市氨基模塑料工程技术研究中心平台，属于市科技发展资助项目（编号201202044）“凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料产业化研究”和市六合区科技发展资助项目“凹凸棒土增韧氨基

9、模塑料的开发”2个在研的立项科研项目的子项目。本项目研究的基本思路是采用从微型试验（实验室的小批量制备）：凹凸棒土经纯化、改性处理后，与脲醛树脂（三聚氰胺甲醛树脂）采用一步法工艺得产品，到工业化生产试验（在氨基模塑料的生产企业进行试生产）形成产业化成果。作品的科学性、先进性与独特之处（1）本项目的科学性与先进性：经过前期对凹凸棒土增韧氨基模塑料的探索实验，借鉴GB13454-92氨基模塑料中冲击强度测试标准，采用GB1043-1993中规定的方法测定，且试样缺口采用模压法加工，氨基模塑料制品的增韧程度在15%以上，实现了凹凸棒土增韧氨基模塑料的最初设计开发，从而使氨基模塑料产品附加值增高，通过

10、进一步的小试和扩大试验，使目的产品各项性能指标全面超过国家标准，扩大产品应用领域，并能替代进口产品，技术水平达到国领先，对增强国际竞争力具有显著意义。（2）本项目的独特之处：探索作为氨基模塑料增韧剂的凹凸棒土改性处理技术；研究凹凸棒土不同添加工艺（混合、捏合）对氨基模塑料固化成型性能、力学性能等得影响，以确定最佳工业化生产配方与工艺条件；采用碱-酸-碱工艺，添加共聚改性剂，提高甲醛迁移量，降低氨基模塑料制品的游离甲醛含量，实现环保型氨基模塑料的开发。作品的实际应用价值和现实意义我国是煤炭资源的大国，大力发展煤化工产品是一项具有重大意义的工作，本项目所研制的凹凸棒土增韧氨基模塑料产品，所用的主要

11、原料都是煤化工衍生产品，产品在目前价格上具有竞争优势，随着石油价格的不断攀升，优势将更加明显。我们所开发的凹凸棒土增韧氨基模塑料产品在性能方面同样优势明显，可替代进口产品，应用于高档电器、工程塑料、日常用品等，部分产品可供出口。此项目开发具有较好的实际应用价值和现实意义。目前在氨基模塑料产品价格一般为6000元/t左右，高档进口产品8000元/t以上，随着氨基模塑料工业高速发展以与人们的需求增大、消费者对氨基模塑料的性价比要求也越来越高，提高产品的性能或降低成本乃是企业竞争的关键，本项目开发的凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料产品的平均价格可达6500元/t以上，所需的各项成本在5500元/t左右。

12、本项目扩大试验的规模为10t左右，一旦产品的质量达到指标要求，市场开发取得成效，就可将生产能力扩大到1500t/a，按6500元/t计算，年产值可达975万元以上，利润可达150万元左右，利税达62万元左右。请提供对于理解、审查、评价所申报作品既有参考价值的现有技术与技术文献的检索目录（1）学术论文目录：1Giannelis EP,Krishnamoorti RK,Manias E.Polymersilicate nanocomposites:Modelsystems for confined polymers and polymer brushes.Advanced Resin Polyme

13、r Science,1999,138:107-147.2Bueehe AM.Filler reinforcement of silicone rubber.Journal of Polymer Science,1957,25:139-149.3Iijima S.Helieal microtubules of graphitic carbon.Nature,1991,354(6348):56-58.4高翔,毛立新,马军朋,等.凹凸棒土表面改性与其对聚丙烯力学性能的影响J.塑料,2004,33(3):34-39.5Bradley W F.The structure scheme of attapu

14、lgiteJ.Am Mineral,1940,25(6):405-410.6周杰,宁,云,等.凹凸棒石粘土的显微结构特征J.硅酸盐通报,1999:18(6):50-55.7Haydn H,Murray.Traditional and new application for kaolin,smectite,and palygorskite:A general overviewJ.Applied Clay Science,2000,17(2000):207-221.8朱维菊,高华,村,等.硅烷偶联剂改性ATT的制备与其对Cr6+吸附性能的研究. 非金属矿,2011.34(3):64-67.9邢昌,

15、樊清华,冒国兵,等.添加剂对凹凸棒石黏土吸湿性能的影响.非金属矿,2010.33(1):31-35.10仁孝.氨基塑料M.:科学技术,1959.11卫.酚醛树脂改性氨基模塑料J.热固性塑料,2005,20(4):21-22.12朱永茂,卢鸿达. 注塑型抗冲击酚醛模塑料的研制J.绝缘材料通讯,2000,(2):5-7.13宏,周大鹏,卜志扬,等.抗老化黑色氨基模塑料的研制J.绝缘材料,2004,37(2):4-6.14叶云,康正,郭建维,等.脲醛树脂改性机理与措施J.化工,2004,32(3):14-16.15A Despres, A pizza.Collidal aggregationg of

16、 aminoplastie polycondensation resins:urea-formaldehyde versus melamine-formaldehyde and melamine-formaldehyde and melamine-ure-formaldehyde resinsJ.Appl Polym Sci,2006,100:140-l4l2. 16Guangbo He,Bernard Ried1. Phenol-urea-formadehyde condensed resol resins： their synthesis, curing kinetics, and net

17、-work propertiesJ,Polym Sci Part B:Polym Phys,2003,4l:1929-1938. 17Dietrich Braun, Reinhard Unvericht. Model investigation of the co-condensation of melamine and phenol components in MPF thermoset moulding materialsJ. Anqewandte Makromolekulare Chemie, 1994,226(1):183-195.18Dietrich Braun, Reinhard

18、Unvericht. Modification of melamine-formaldehyde moulding compounds with ethylene/inyl acetate copolymersJ. Anqewandte Makromolekulare Chemie, 1994.222(1):61-87. 19Dietrich Braun, Reinhard Unvericht. Modification of melamine- formaldehyde moulding compounds with epoxy resinsJ. Anqewandte Makromoleku

19、lare Chemie, 1996,237(1):1-44. 20Haiqing LIU, You-1o HSIEH. Surface methacrylation and graft copolymerization of ultrafine cellulose fibersJ. Polymer Physics, 2003,41:953-964.21A K Beldzkl, J Gassan. composites reinforced with cellulose based fibresJ. Progress in Polymer Science, 1999, 24(2):22l-274

20、. 22B Voigt, R W Rychwalski, DM c McCarthy, et a1. Carbon fiber reinforced melamine formaldehydeJ. polymer compoites, 2004,24(3):380-390.23C Devallencourt, J M Salter, D Capitaine. Reactions between melamine formadehyde resin and cellulose: Influence of PHJ. Appl polym Sci, 2000,78: 18841-896. 24Gab

21、riel Pinto, Abdel-Karim Maaroufi. Nonlinear electrical conductivity of tin-filled urea-formalehyde-cellulose compositiesJ. Polym Compos, 2005,26:401-406. 25,黄以民,土生.国外氨基模塑料的现状与发展趋势J.热固性树脂,2006,21(1):49-52.26B voigt, D Rouxd, D H McQueen, et a1. Oranization of carbon black in laminates of cellulose an

22、d melamine-formaldehydeJ. Polym Compos,2005,26:144-151.27瑞柏.杀灭非典病毒和多种细菌的氨基模塑料J.轻工,2004,(2):39. 28周道兵,储富祥,王春鹏.氨基模塑料的改性J. 热固性树脂,2006,21:6-8.29康文韬,占德权,宁祥. 环氧树脂/无机纳米材料复合研究进展J.中国胶粘剂,2002,12(3):55-61.30福兴,孝恒,小燕,等.PA6/有机化凹凸棒土复合材料的制备与其性能研究J.塑料工业,2010,(8):29-33.31金叶玲,钱运华,程晓春.改性白云石凹凸棒土在橡胶中填充的可行性探讨.理工大学学报(自然科学

23、版),2005,29(6):720-723.32吴,丁文江,罗吉荣.凹凸棒粘土对消失模涂料流变性的影响.硅酸盐学报,2002,30 (1):81-85.33周雪,周伟. Fe2O3 /凹凸棒土催化氧化处理印染废水的研究J. 化工,2009,37(7):156-157,168.34菁,建强,邓苗.沸石载银制备抗菌剂的研究J.非金属矿,2011,34(2):22-24,27.35林巧佳,桂娣,景宏,等. 纳米二氧化硅/脲醛树脂性能的研究J. 林业科学,2005,41(2):129-135.36桂娣,林巧佳,景宏.纳米SiO2改性脲醛树脂的研究J.木材工业,2004,18(3): 7-9.37HON

24、G LEI, GUANBEN DU, ANTONIO PIZZI, A.CELZARD. Influence of nanoclay on urea formaldehyde resins for wood adhesives and its model J. Journal of Applied Polymer Science, 2008, 109: 2442-2451.38封禄田,王岩松,海霞,等.配位插层法制备蒙脱土/脲醛树脂胶粘剂的性能研究J. 化工学院学报, 2008, 22(1): 5-9.39彦龙,唐朝发,学艳.纳米蒙脱土对脲醛树脂性能的影响J.林产工业,2006,33 (5):

25、33-35,38.40超,左士祥,等.凹凸棒石的表面改性与其脲醛树脂中的应用J.硅酸盐学报,2011,39(4):630-634.41石爽,谷亨达,封禄田.三聚氰胺-甲醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的研制J.应用化工, 2005,34 (7):419-420,423.42朱丽滨. 低甲醛释放脲醛树脂固化反应历程研究D. 东北林业大学木材科学与技术, 2005.43Pratt T J, Johns W E, Rammon R M, et al. A Novel Concept on the Structure of Cured Urea-Formaldehyde ResinJ. The Journa

26、l of Adhesion, 1985,17(4):275-295.44顾丽莉, 罗云, 静等. 低毒脲醛树脂的合成机理J. 中国胶粘剂, 1998(05):19-23.45傅深渊, 新庆, 文珠等. 低醛化脲醛树脂的合成与性能研究J. 化学与粘合, 2003(01):1-3.46王春鹏, 临五, 奕等. 低毒胶合板用脲醛树脂胶粘剂的研究J. 林产工业, 2000,27(6):21-23, 28.47龚铮午.低甲醛释放量脲醛树脂研究与述评J. 中南林学院学报, 1997,17(2):67-71.48包学耕, 双保, 庆章, et al. 1040044P. 1990/02/28.49高振忠,

27、王晓波等. 低毒脲醛树脂胶粘剂的合成J. 华南农业大学学报, 2002,23(2):84-85.50高振忠, 王晓波等. 低毒脲醛树脂胶粘剂胶合强度的研究J. 华南农业大学学报, 2002,23(3):81-83.51王敏娟, 王建华.低游离醛脲醛树脂的合成J.热固性树脂, 2001(04):19-20.52彦涛, 德居,淑兰等.低甲醛释放量脲醛树脂合成工艺的研究J. 林产工业, 2004,31(6):22-24.53Kumar R N, Han T L, Rozman H D, et al. Studies in the process optimization and characteri

28、zation of low formaldehyde emission urea-formaldehyde resin by response surface methodology.J. Journal of Applied Polymer Science, 2007,103(4):2709-2719.54瑛,海燕,齐国庆.低醛脲醛树脂的制备J.石化技术与应用,2000,18(5):272-274.55吕延, 金铁铃, 储富祥等. 日用级三聚氰胺甲醛模塑料的制备J. 热固性树脂, 2009,24(1):46-48.56丁著明, 华. 低毒脲醛树脂胶粘剂的研究进展J. 化工技术与开发, 200

29、4,33(04):22-25.57临五, 穆有炳, 储富祥等. 低成本E0级地板用UMF胶的研制J. 林产工业, 2009(4):6-10.58素银. 一种环保型电玉粉树脂合成方法: 101200529P. 2008/06/18.59晓玲, 文安.环保型脲醛树脂胶粘剂的合成研究三聚氰胺聚乙烯醇改性UF胶J. 应用化工,2008,37(5):551-554.60宋作梅, 仁杰, 忠会. “苯酚-三聚氰胺-甲醛”共缩聚树脂（PMF）的研制J. 林业科技, 2007,34(6):44-47.61朱利平. 低甲醛脲醛树脂的合成工艺与其结构性能研究D. 理工大学应用化学, 2003.62琦, 建利, 逸

30、伦等. 低游离甲醛三聚氰胺甲醛树脂的合成J. 应用化工, 2009(10):1537-1539.63朱永茂, 勇, 卢鸿迭. 环保型氨基模塑料EA-7709J的研制J. 化工, 2000,25(22):4-5。（2）专利1一种凹凸棒土增韧氨基模塑料的制备工艺.小燕,福兴,关琦,山,伍凯飞.化工职业技术学院.申请号：3；2一种改进的网带干燥设备.玉明,小燕,山,许宁,建华,伍凯飞,关琦.湘宝钛白制品实业,化工职业技术学院.专利号：ZL 2011 2 0000402.3；3一种孔板式网带干燥设备.小燕,玉明,许宁,建华,山,关琦,伍凯飞.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.专利号：ZL 2010

31、2 0022525.2；4一种节能型自动卸料器.玉明,小燕,桂明,孔月红,许宁,山,伍凯飞,关琦.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.专利号：ZL 2010 2 0172372.X；5一种简易的捏合机盖升降装置.小燕,玉明,伍凯飞,山,关琦,建华.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.申请号：ZL 9.0；6一种简易的捏合机盖开合方法与应用.小燕,玉明,伍凯飞,山,关琦,建华.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.申请号：2.6；7一种改进的网带干燥技术与应用.玉明,小燕,山,许宁,建华,伍凯飞,关琦.湘宝钛白制品实业,化工职业技术学院.申请号：9.1；8一种孔板式网带干燥技术与应用.小燕,玉明,

32、许宁,建华,山,关琦,伍凯飞.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.申请号：6.9；9一种节能型自动卸料器与应用.玉明,小燕,桂明,孔月红,许宁,山,伍凯飞,关琦.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.申请号：3.4； 10一种耐电击穿环保型氨基模塑料与生产工艺.许宁,关琦,山,伍凯飞,小燕,玉明,建华.化工职业技术学院,湘宝钛白制品实业.申请号：3.6；11仿木氨基模塑料专用料.绍华,章庆乐,光烨,建军.专利号：CN3.8；12一种氨基模塑料颗粒的造粒工艺.,卓建平.嘉善中奥复合材料.申请号：CN6.1；13氨基模塑料表面材料，维敏，专利号：CN1.9；14一种应用于氨基模塑料制备的卸料收集器.

33、洪祖,肖和平,大伟.乔尔塑料.专利号：CN2.X；15一种速固化长储存氨基模塑料.肖和平,洪祖.乔尔塑料.专利号：CN9.3；16用于制造氨基模塑料的粉碎装置.众望四维科技.专利号：CN7.X；17一种抗低湿干裂氨基模塑料.肖和平,大伟.乔尔塑料.专利号：CN8.9；18一种新型低收缩率氨基模塑料与其制备方法.詹茂盛,董绪超,肖和平,洪祖,大伟.乔尔塑料,航空航天大学.专利号：CN9.3.申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称与数量）凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料的开发研究报告 1份；凹凸棒土增韧环保型氨基模塑料的产品图片（产品代号A108） 1份。C 当前国外同类课题研究水平概述说明：1.

34、申报者可根据作品类别和情况填写。 2. 填写此栏有助于评审。（可另附页）氨基模塑料（俗称电玉粉）是采用氨基树脂为基体，以天然纤维等作为增强材料，再与各种助剂复合而成的一种复合高分子材料。该复合材料具有逼真的瓷风格，表面光滑、色泽鲜艳、无毒、无味。因氨基模塑料产品同时具有不易破碎、耐腐蚀、抗老化、耐摩擦等优势，近年来被广泛应用于餐具、洁具、日用电器配件、汽车配件、工业电气配件、电脑配件等领域。中国目前是氨基模塑料的生产和消费大国，2005年消耗氨基模塑料14万吨，2009年召开的“首届中国密胺行业发展峰会”消息，到2008年中国氨基模塑料生产能力翻两翻，年产量达到40万吨，已位居世界第一，年平均

35、年增长率在20%以上，超过了热塑性塑料年增长率15%的速度。其中密胺餐具出口额突破10亿美元，占国际市场份额80%以上。但我国的氨基模塑料大部分都是性能一般的低端产品，要提高产品性能，进一步扩大产品应用围和领域，必须开展以下几个方面的工作：一是着力开发氨基模塑料高性能品种，逐步实现产品系列化；二是研发注塑型品种，稳定和提高产品质量；三是加强对氨基模塑料市场的研究，不断拓宽应用领域，如餐具、日用电器、电子电气、泡沫塑料等。1 国外发展趋势与本项目技术所处的地位随着科学技术的发展，对聚合物材料性能的要求越来越高，为了改善传统高分子材料存在的局限性，高分子纳米复合材料的研究和应用正处于蓬勃的发展之中

36、。所谓高分子纳米复合材料是指无机粒子在高分子基体中以纳米粒子的形式均匀分布，纳米粒子是指该粒子至少在一维尺度上的尺寸小于100 nm1。此类复合材料克服了单一材料和传统复合材料性能上的缺陷，使材料既具有无机材料的优点（如刚性、高热稳定性和特殊的光电磁性能等）又具有聚合物材料的优点（如弹性、介电性、延展性和可加工性等），而且由于无机粒子以纳米粒子的形式均匀分布，这种纳米复合材料往往还具有在电学、光学、光电和非线性光学等领域的一些特殊应用。20世纪80、90年代发现的C-60和碳纳米管2-3，一些以前未进行过深入研究的纳米粘土如凹凸棒土等已开始进行研究和应用。凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁铝

37、硅酸盐粘土矿物4，其理想化学式为：Mg5Si8O20(OH2)2(OH)44H2O。凹凸棒土的结构已由Bradley5于1940年提出，可以分为3个层次：显微结构包括3个层次：(1)基本结构单元为棒状或纤维状单晶体，棒晶的直径为0.01 m数量级，长度可达0.11 m；(2)由单晶平行聚集而成的棒晶束；(3)由晶束(包括棒晶)相互聚集堆砌而形成的各种聚集体，粒径通常为0.010.1 mm数量级6。凹凸棒土特殊的纤维结构使其具有优异的吸附、脱色等性能7-9，广泛应用于化工、石油、硅酸盐工业、环保与原子能工业等领域，故赢得“千土之王”等美誉。氨基模塑料是由甲醛与尿素或三聚氰胺共缩聚而成的树脂，再与

38、各种助剂复合而成的一种热固性塑料10。其产品具有逼真的瓷风格，表面光滑、色泽鲜艳、无毒、无味。因氨基模塑料产品同时具有不易破碎、耐腐蚀、抗老化、耐摩擦等优势，近年来被广泛应用于餐具、洁具、日用电器配件、汽车配件、工业电气配件、电脑配件等领域。中国目前是氨基模塑料的生产和消费大国，2005年消耗氨基模塑料14万吨，2009年召开的“首届中国密胺行业发展峰会”消息，到2008年中国氨基模塑料生产能力翻两番，年产量达到40万吨，已位居世界第一，年平均年增长率在20%以上，超过了热塑性塑料年增长率15%的速度。其中密胺餐具出口额突破10亿美元，占国际市场份额80%以上。但我国的氨基模塑料大部分都是性能

39、一般的低端产品，要提高产品性能，进一步扩大产品应用围和领域，必须开展以下几个方面的工作：一是着力开发氨基模塑料高性能品种，逐步实现产品系列化；二是研发注塑型品种，稳定和提高产品质量；三是加强对氨基模塑料市场的研究，不断拓宽应用领域，如餐具、日用电器、电子电气、泡沫塑料等，加大低游离醛氨基模塑料的开发。文献检索结果显示，在众多的研究领域和方向中，有关凹凸棒土在增韧氨基模塑料的研究方面更是鲜有报道。1.1 国氨基模塑料制品的研究现状早在1920年德国BASF就已经开始氨基树脂的研究。1922年英国BIP公司第一个有了工业产品(BEETLE)，氨基模塑料发展至今已有80年的历史。美国、日本、西欧等先

40、进国家已逐渐把这一古老的塑料产品转移到发展中国家生产，尤其是中国。中国最早生产氨基模塑料的工厂是天山塑料厂，1957年从前联引进生产技术，然后逐渐工业化生产。经过40多年的发展，在工艺和设备上都得到了改进。目前氨基模塑料的生产工艺路线有2条，一条是大多数国家所采用的湿法路线，另一条是瑞士BUSS公司创造的BUSS法。湿法路线是：尿素(三聚氰胺)和甲醛在反应釜首先生成树脂，然后把填料与其他辅料在捏合机和树脂混合，再在干燥器干燥，然后粉碎、球磨、过筛成最后成品。而BUSS法只有2步：尿素和甲醛在反应釜反应，然后在高速混炼机加入其他填料和树脂，高速混炼脱水即直接得粒状产品。这2条工艺都相当成熟，但以

41、第1条路线为主。国目前的生产设备已逐渐与国外接近，干燥器由原来的厢式烘箱发展到现在的网带烘箱，自动化程度高，产量大，易于控制。粉碎机也由锤片式发展为水冷式高速万能粉碎机，球磨机已模仿国外采用水冷式，衬壁已从原来的10 cm改为34 cm的瓷衬，球磨机的排列也有并联和串联2种方式，使产量大大提高、降低工人的劳动强度。为了使树脂到捏合机的时间缩短，已经减少了树脂储槽，将捏合机容量从500 dm3改为1500 dm3，使每一反应釜的全部树脂正好放入1500 dm3的捏合机，保持使用的树脂是新鲜的。聚合度为13，相对分子质量只有2030，有利于纸浆的浸渍，也有利于纸浆中的羟甲基和树脂中的羟甲基反应。目

42、前1条生产线产量已从原来的2kt提高到4kt。车间除尘与通风都作了较大的改进，使车间粉尘与废气达到环保要求。在近几年，卫11用酚醛树脂对氨基模塑料进行改性，使其成型性得到改善，制品的韧性增强。朱永茂等人12用偶联剂对-纤维处理，来提高塑料的缺口冲击强度，产品达到德国大众标准VW50180的要求，适于制造高档轿车的饰件。宏等人13通过在合成氨基树脂中添加增塑剂KLS，复配以补强剂KLB，经特殊烘干工艺制备了抗老化黑色氨基模塑料，产品具有优异的抗老化性。叶云等14对以三聚氰胺、聚乙烯醇为改性剂合成脲醛树脂(UF)的各种影响因素进行了较深入的探讨。从树脂的耐水性、降低游离甲醛含量、树脂的储存稳定性以

43、与耐老化性等方面进行了较广泛的阐述，指出了其反应机理，并提出了相应的解决措施与方法。由此可见，氨基模塑料改性具体从如下两个方面来进行。1）配方的改进。我国现有氨基模塑料生产厂家约40余家，配方几乎都一样，来源于40年前的前联，各个企业都没有大的创新。所以产品的技术水平、质量、性能小异，虽然都符合一定的标准，但都是低标准，特别是外观（光洁度，鲜艳性）和国外先进水平有较大的差异。最直接的表现是我们制件的外观不鲜艳，不光亮，制品的价格低。另外，我们生产的模塑料的填料质量分数低（约25%），因此强度低，容易引起制件的开裂或破损。尤其是生产的麻将牌容易引起破损。当然填料含量低生产容易掌握，流动性不易丧失

44、。2）设备的改进。我们现在生产设备，模仿的多，独立设计的少。设备性能、效率、寿命比较差。尤其是自动化控制方面更有待改进。如干燥器的风量，蒸汽的控制都是人工操作，而国外先进的干燥器已实现全自动化，干燥温度恒定在80 ，产品质量可以保证，尤其是流动性。由于我国的颜料质量尚不稳定，干法着色还不是很成功，仍需要人工翻料的厢式干燥器(俗称土烘箱)来生产彩色粉。但有些氨基模塑料生产企业已经采用网带干燥技术，在产品的品质和稳定性方面取得了明显进步。总之，国氨基模塑料在工艺和设备上还有许多不足，其中普遍存在的脆性，更使其不能被用来制造薄壁绝缘零件。而在需求上还不得不依赖于进口产品，因此迫切需要不断创新，提升氨

45、基模塑料的技术水平。1.2 国外氨基模塑料制品的研究现状国外氨基模塑料的生产装置大量采用20世纪90年代先进的设备和技术，如美国的氰胺公司(American Cyanamid Co)、日本的住友电木(Sum-itomo Bokelite)、松下电工(Matsushita Electric Work Ltd)、英国的BIP Corp以与比利时的Vyneolit等。美国的氰胺公司为研发新品种，每年投入大量的资金用于氨基模塑料的改性技术，该公司的氨基模塑料品牌达30种之多，规格齐全，产品配套。在新产品的开发上，无论是从理论上还是在应用上都取得了长足的进步，Brookes Alfred等人用醋酸乙烯、

46、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯与尿素、甲醛或乙醛等用溶剂或乳液共缩聚，制备出含不饱和基团的脲醛树脂，其制备的氨基模塑料有更好的流动性。A.despres等人15将三聚氰胺、尿素和甲醛共缩聚，发现在树脂中有超级的凝胶集合物，树脂用GPC检测，发现树脂中有星状结构，其制备的模塑料具有较好的染色性能。Guangbo He等人16将苯酚、尿素和甲醛在不同的条件下进行共缩聚，并用示差扫描量热仪和动态机械热分析对树脂的固化动力学和分子结构特性进行了研究，改性后的氨基模塑料具有比酚醛模塑料更快的固化速度，在高温固化时亚甲基醚键会断裂形成新的亚甲基。Dietrich Braun等人17用13C-NMR光谱

47、对苯酚、三聚氰胺和甲醛共聚树脂进行分析，发现树脂不是共混，而是通过共缩聚相互结合形成稳定的共价键，制品的电性能有明显提高。Dietrich Braun等人18将乙烯-醋酸乙烯共聚物部分羟基化，然后将氨基模塑料与羟基化的乙烯-醋酸乙烯共聚物进行机械混合，这种包含部分羟基化的乙烯-醋酸乙烯共聚物的模塑料明显改善了延展性，同时具有比氨基模塑料更高的韧性和更好的挠曲度。Reinhard Unvericht等人19为了提高氨基模塑料的尺寸稳定性和硬度，用双酚A环氧树脂与氨基模塑料共混，并用2-乙基4-甲基咪唑作为交联剂交联。当环氧树脂的用量达20%时，模塑料的弹性和硬度提高50%100%，而刚性和热挠曲

48、温度则没有明显的下降。Haiqing Liu20等对氨基模塑料使用的-纤维素进行了改性，提高氨基模塑料制品力学强度。Beldzki等人21将-纤维素用碱处理和进行乙酰化，可改善纤维素的结构、组成、与胶粘剂的接触角和粘附力与降低纤维的亲水性，提高疏水性。当用于热固性模塑料中时，在其他性能不变的情况下可以有效地提高制品的耐水性。Voigt22等人用碳纤维代替部分的纤维素，制品的力、强度和硬度明显提高，当用量为6%时，其制品的强度为原来的2.5倍，当碳纤维用量占到纤维素的23%时，制品的力高达500 MPa，硬度达到60 GPa。Devallencout等人23研究了氨基模塑料在不同pH值条件下与纤

49、维素的化学反应，并用核磁共振作了产品结构分析，对制品的力学性能作了测试，发现在微酸性条件下，氨基模塑料的氨基能与纤维素的羟基形成稳定的化学键，在140 时交联最好。Gabriel Pinto等人24将锡粉与氨基模塑料均匀混合，热压下制得制品在光学显微镜下，形态均一，制品的强度随锡粉的增加没有太大的变化，当锡粉在模塑料中达到18.6%的体积分数时，制品的导电率1011 s/cm，当超过这一用量时，制品的导电性急剧增加。在引入特殊添加剂方面，德国开发的Bake-lite E1205MF模塑料通过加入耐热性无机填料，使制品的电器性能不损失的情况下可耐280 的高温25。Voigt等人26在MF和-纤

50、维素组成的片状模塑料中，添加用乙醇分散的炭黑，在压制后的塑料中发现炭黑能与-纤维素交联形成网状结构，产品在横向和纵向的电阻值几乎一样，这说明通过在层间交联制品的传导机理发生了重大变化，添加较少量的炭黑，塑料的弹性模数急剧增加。瑞典柏仕德公司(Perstorp)最新在全球推出的一种新型抗病毒与抗微生物模塑料Polygiene，这种产品是将抗微生物和抗SARS病毒元素试剂添加到模制品中，它能均匀分布在制品中，并被锁定在树脂基体中，其杀菌性能在模制品生命期不减弱，是世界上至今为止唯一一种经测试证明能在接触中杀灭SARS冠状病毒以与细菌、酵母菌和真菌27。日本松下电工新近开发并商品化了不用木浆的餐具，

51、而采用三聚氰胺-甲醛模塑料“MM-A-K”，它用一年生草本-纤维素代替生长期缓慢的以木材为原料的-纤维素，既大大的降低了成本还扩大了原料的来源。同时还开发了耐电弧180 s，耐热性180 的电器用MF模塑料；提高30%的热稳定性，颜色耐晒的MM-T型；强度提高和热塑性塑料共混的新品种MBF28；由于氨基模塑料是热固性塑料，固化后成三相稠状结构不能再熔融重复使用，这给环境保护提了难题。总之，目前发达国家企业仍在不断开发氨基模塑料生产技术，产品发展潜力巨大。如日本现已开发出不用木浆的餐具料，用一年生的草本纤维素代替消耗森林资源的木本纤维素作填料，并已实现商品化。最近，美国又研究出了氨基模废塑料的处

52、理方法和用途，从根本上解决了氨基模塑料固化后不能再熔融重复使用带来的环保问题。这些创新技术也将是国氨基模塑料生产企业的发展方向。随着能源危机的日益加剧，在现阶段，煤化工下游衍生产品之一的氨基模塑料研究进入了历史新时期，产品系列化、高性能化、注塑级料的开发已经取得了许多突破，但是在增韧氨基模塑料的理论与应用研究方面还亟待进一步研究。1.3 凹凸棒土在复合材料中的应用随着中国经济的持续发展，复合材料的应用在加强，而添加剂是整个复合材料工业中的重要一环，由于凹凸棒土的棒状结构具有一定的强韧性，表面含有极性的羟基，比表面积大，活性高，吸附能力强，提纯后的凹凸棒土具有非常广泛的用途。1）做增强材料凹凸棒

53、土单根纤维的直径在20nm左右，长度可达1m，是天然的纳米材料，如能以原状态分散在聚合物，是一种很有潜力的一维增强材料。康文韬等人29选用十六烷基三甲基溴化铵对凹凸棒进行表面有机化处理，借助超声波，用溶液共混的方法制备环氧树脂(EP)凹凸棒土纳米复合材料，实验结果表明，当凹凸棒土含量为3wt时，复合材料的冲击强度由纯树脂的3.97 kJm-2提高7.39 kJm-2，抗弯强度由纯树脂的121.27 MPa提高到198.45 MPa，抗弯模量则随着凹凸棒含量的增加而增加，在凹凸棒含量为7时，其值为3.36 GPa。福兴等人30采用焦磷酸钠、十六烷基三甲基溴化铵对凹凸棒粘土进行预处理，得到有机凹凸

54、棒土(OATP)，将OATP与聚酰胺6经双螺杆熔融共混得到PA6/OATP复合材料。研究发现，当添加5 wt%含量OATP时，OATP能以纳米尺度很好分散在PA6基体中，而且OATP的加入不改变PA6的晶型，PA6/OATP复合材料的拉伸强度、冲击强度达到最大值，热稳定性也有一定程度的提高。可见经有机改性处理的凹凸棒土在复合材料中确实起到了增强增韧的作用。橡胶填料(补强剂)增加强韧性和耐磨性，凹凸棒土经选料活化，表面改性，生产出合格的橡胶填料(补强剂)产品，经省产品质量监督检测所检测，各项技术指标达到了QBATO1-93企业标准。在等量填充的情况下，硫化胶的力学性能优于土、轻钙填料，略好于沉淀

55、法白碳黑，与半补强炭黑相近，且混练性好，吃粉快，不飞扬，省工时。塑料(聚丙烯)填料PP粉+经偶联剂处理的凹凸棒土产品通过高速混和、塑炼、粉碎、造粒、注塑样条测试得知，同样份数的凹凸棒土填充PP的拉伸强度高于用碳酸钙填充PP的强度；凹凸棒土填充PP的断裂伸长率高于碳酸钙填充PP的伸长率；对弯曲强度而言，凹凸棒土有明显的补强作用，随着凹凸棒土填充份数的增加，其填充PP的弯曲强度有所增加，而碳酸钙填充的则有所下降，凹凸棒土填充的PP的热变形温度也高于碳酸钙填充PP的性能。金叶玲等人31以省产凹凸棒为原料，经处理，制得XA系列橡塑填充剂，对其在汽车轮胎垫带中的填充应用进行了研究。实验结果表明，XA-X

56、填充剂在汽车轮胎垫带中可替代全部CaCO3与部分炭黑，有效地提高了垫带的扯伸强度和撕扯强度，总性能指标优于原产品指标，且降低了产品的生产成本，提高了企业的经济效益。2）做有机土利用凹凸棒提纯后经过表面改性制成的有机土，主要用作有机分散系的增稠剂、粘度调节剂、触变剂、悬浮剂和乳胶稳定剂在化妆品、涂料、油墨等方面有广泛的用途。吴等人32利用现代测试手段研究了凹凸棒土与膨润土对消失模流变行为的影响。结果表明，凹凸棒土比膨润土更有利于改善消失模的流变性。消失模水基涂料中加入质量分数为2%的凹凸棒土可使涂料的流变性大为提高，其流变性可与美国Ashland消失模涂料相媲美。3）做催化剂的载体凹凸棒石粘土的

57、催化性能表现为，当某种反应物质寄附于凹凸棒石粘土晶体部的大孔穴表面上时，其反应速度有所加快，且反应生成的新物质又可以从凹凸棒石粘土部扩散释放出来，而凹凸棒石粘土晶体格架不被破坏。利用凹凸棒石粘土这一特殊性能制成的催化剂，其用途甚广。在工业生产中凹凸棒石粘土常被作为催化剂载体得到利用，即将具有催化性能的某种金属元素，如稀土元素、铋、锑、银、铜、钼、铂、钯等，通过适当的工艺技术使金属元素进入凹凸棒石粘土晶体，制成相应催化剂。周雪等人33研究由浸渍法制备负载型Fe2O3/凹凸棒土催化剂,并利用该催化剂对印染废水进行处理，探讨废水pH值、催化剂用量、反应时间等对色度去除率的影响。确定较佳反应条件：催化

58、剂用量为0.25g，染料废水初始浓度300 mg/L，染料废水pH值为7.0，过氧化氢0.6 mL，反应时间 2h时色度去除率为90%。4）做特殊材料利用凹凸棒土的吸附性能将提纯的凹凸棒土吸附银离子做成各种抗菌材料，如抗菌涂料、抗菌衣等。菁等人34研究了制备工艺对载银沸石抗菌剂的抗菌性能的影响，特别考察了磷酸三钠处理沸石对载银量、抗菌性与抗变色的作用，并用等离子体原子吸收发射光谱 (ICP)、X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术分析了抗菌剂的组成结构和形貌特征。结果表明： 用磷酸三钠对沸石进行处理后制备的载银沸石抗菌剂具有较好的抗菌性和抗变色

59、性。1.4 无机纳米粒子在氨基模塑料方面的研究状况由于纳米粒子具有许多优异的特性，如高阻隔性、高导电性、优良的光学性能等，因此采用纳米粒子改性聚合物不仅可以提高材料的性能，同时还能赋予材料新的功能。这也正是目前聚合物纳米复合材料得到广泛重视的原因。氨基模塑料的品种繁多，按树脂类型分脲醛模塑料（UF）、脲三聚氰胺甲醛模塑料 (UMF) 、三聚氰胺甲醛模塑料(MF) 3大类，其中脲醛模塑料(UF)，其中UF占有相当大的比例，且制品具有硬度大、难燃、自熄性、防霉性、 固化速度快和价格低廉等优点，广泛应用于日用电器、 机械零配件与其他日用品行业。但UF也存在一些缺点，如游离甲醛含量高、耐水性差、 胶层

60、固化后脆性大、耐老化性能差等，因而限制了其使用围。所以利用无机纳米粒子对UF改性具有很高的应用价值。林巧佳等人35研究了纳米SiO2表面处理、加入方式与用量对纳米SiO2脲醛树脂性能的影响。结果表明，采用KH-550 硅烷偶联剂处理纳米SiO2表面，用间歇式超声波震荡法将其加入脲醛树脂中， 能有效改善树脂性能。当纳米SiO2用量1.5%时，用量越大，树脂的胶合强度越高，游离甲醛含量越低， 粘度越大， 固化时间不变。用纳米SiO2 (用量1%)/脲醛树脂(F/U摩尔比1.2)压制胶合板、刨花板、中密度纤维板，板的各项性能指标都超过国家标准要求，甲醛释放量达到E1级水平。桂娣36等在纳米SiO2

61、改性脲醛树脂研究中，探讨了纳米SiO2用量、纳米SiO2表面处理剂、分散工艺等因素对脲醛(UF)树脂粘度、游离甲醛含量、胶合强度的影响。性能测试结果表明： 改性后的脲醛(UF)树脂粘度增大，游离甲醛含量下降， 胶合强度显著提高。用 1%硅烷偶联剂 KH-550处理的纳米 SiO2 (HTSi-04)对脲醛(UF)树脂改性效果显著； 采用树脂合成后机械共混的分散工艺的改性效果最好。Lei 等人37使用钠离子蒙脱土（Na+ montmorillonite，NaMMT）来改性脲醛树脂胶粘剂，加入少量的 NaMMT 就可以使脲醛树脂的性能得到大幅度提高。X-射线衍射结果显示 NaMMT 在与脲醛树脂混

62、合的过程中失去了原来的规则结构，出现剥离状态。而使此改性脲醛树脂的胶合板耐水性能极大提高，胶合强度也得到明显提高。封禄田等人38利用尿素与镍离子的配位作用，通过配位插层法将尿素分子引入镍基蒙脱土层间，再加入甲醛缩聚制备蒙脱土脲醛树脂胶粘剂。适宜的反应条件为：镍基蒙脱土的质量分数为2%，配位时尿素的质量分数为30%，配合温度50 ，配合时间20 h。固化后样品的X-射线衍射结果显示蒙脱土的d(001) 已撑开到2.522 nm，表明产物为插层型蒙脱土纳米复合物；通过对复合物与纯脲醛树脂胶粘剂的性能进行对比，显示胶液黏度增加了2.24倍，复合物胶粘剂粘接的剪切强度提高了 51 %。彦龙等人39发现 MMT能有效提高 UF的综合性能，改善低物质的量比 UF交联度低的现象，使其性能趋于稳定；当 UF中加入 2% 3%的 MMT时，生产的胶合板、刨花板、中密度纤维板 (MDF)的强度和甲醛释放量指标均能满足国家标准规定，其中MDF可满足优等品要求；刨花板由满足“在干燥状态下使用的家具与室装修用板要求”提高到满足“在