酚醛樹脂在涂附磨具應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

眾所周知，酚醛樹脂是最早工業(yè)化的合成樹脂，從1872年德國(guó)化學(xué)家拜耳發(fā)現(xiàn)酚與醛的縮合反應(yīng)至今，經(jīng)過(guò)一百多年的研究和發(fā)展，成為當(dāng)今最重要的三大合成樹脂之一。由于它原料易得，臺(tái)成方便，再加上苯酚、甲醛的活性較大，可以發(fā)生許多化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生許多不同結(jié)構(gòu)、不同性能的酚醛樹脂，從而滿足不同的使用要求。不僅廣泛應(yīng)用于塑料、膜壓制品、膠粘劑、涂料、絕緣材料等傳統(tǒng)行業(yè)，而且作為瞬時(shí)耐高溫和燒蝕的復(fù)合材料，用于航天工業(yè)和軍事工業(yè)(空間飛行器、火箭、導(dǎo)彈等)。酚醛樹脂可根據(jù)其加熱過(guò)程中有無(wú)化學(xué)反應(yīng)分為熱塑性和熱固性樹脂，又根據(jù)樹脂的特性，分為水溶性和溶劑型酚醛樹脂，而涂附磨具用的膠粘劑是用堿作催化劑而制備的水溶性熱固性酚醛樹脂。隨著苯酚與甲醛的配比以及催化劑的不同，可以制備出不同性能的樹脂．以滿足涂附磨具不同工序的各種要求。
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酚醛樹脂的特性
合成樹脂在除附磨具用粘結(jié)劑中占有主導(dǎo)的地位，而水溶性熱固化酚醛樹脂在各種樹脂中占有絕對(duì)的地位，尤其是在高檔涂附磨具的制造中占有80％以上的用量，這是由于它具有一系列獨(dú)有的特性：
①原材料價(jià)格便宜，生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單而成熟，具有很高的性價(jià)比；

②剛性大，耐熱性高，這是因?yàn)?a href="http://skillgame.cn/" target="_blank" class="autolink">酚醛樹脂由大量苯環(huán)組成，且交聯(lián)成體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

③極性大，粘結(jié)力強(qiáng)，酚醛樹脂固化后堅(jiān)硬耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高，與磨料和基材有超強(qiáng)的粘結(jié)力，甚至與金屬都具有較好的粘結(jié)性能；

④耐水、耐油、耐化學(xué)介質(zhì)、耐霉菌、耐老化，制成的磨具可以在多種介質(zhì)和氣候下工作；

⑤與多種填料和膠乳混溶性良好，與磨料和基材的浸潤(rùn)性好；

⑥熱固性樹脂，不需添加固化劑和促進(jìn)劑，操作簡(jiǎn)單，具有很好的可操作性。

當(dāng)然，酚醛樹脂也有缺陷：
①固化周期長(zhǎng)，固化溫度高；

②樹脂固化后脆性人，剝離強(qiáng)度低；

③固化時(shí)易起泡，固化后顏色變深，不能生產(chǎn)色洋鮮艷的磨具；

④干燥同化時(shí)，游離有害氣體揮發(fā)，對(duì)人體和環(huán)境有一定的危害；

⑤儲(chǔ)存周期有限，尤其受儲(chǔ)存溫度的影響較大。


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幾種涂附磨具用酚醛樹脂的特殊性能

酚醛樹脂在涂附磨具上可用于基材處理(如：原布浸漬、刮漿)、預(yù)涂層處理、底、復(fù)膠等工序，每種樹脂都有其特殊的性能和要求。
①原布處理、預(yù)涂層處理用酚醛樹脂：
該類樹脂是以強(qiáng)堿(如氫氧化鈉)為催化劑制得的甲階酚酵樹脂，平均分子量較小，一般都具有很好的水溶性，有些甚至是無(wú)限水溶。樹脂液的固體含量較低，大約在 60—70％之間。它能與SBR、NBR、PVA等樹脂以及皮膠等都有很好的相溶性，有較好的柔韌性。
　　
②底膠、復(fù)膠用酚醛樹脂：
該類樹脂多數(shù)使用鋇類催化劑，反應(yīng)程度充分，平均分子量較大，水溶有限，一般在80～300％之間。樹脂液的固體含量較大，應(yīng)在75-85％之間，游離酚含最在5％以上。它與各種填料的混溶性好，與磨料和各種基材的粘結(jié)強(qiáng)度高，能固定磨料，干燥性能好。復(fù)膠用的酚醛樹脂更要求有根好的抗沖擊性和抗靜電性，與底膠和磨料的結(jié)合力強(qiáng)，樹脂的活性高、固化快、色澤穩(wěn)定。

酚醛樹脂也可制成超涂層的粘結(jié)劑。

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樹脂質(zhì)量的檢驗(yàn)方法及指標(biāo)的作用

酚醛樹脂的質(zhì)量對(duì)使用有很大的影響．因此對(duì)生產(chǎn)的每一批數(shù)值都要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。酚醛樹脂的檢驗(yàn)指標(biāo)主要有外觀、游離酚、游離醛、固體含量、粘度、水稀釋性、凝膠時(shí)間、p H值，有條件的廠家還測(cè)量樹脂的平均分子量和聚合速度等。作為使川酚醛樹脂的涂附磨具制造廠家，因受條件的限制，一般只對(duì)以下較為重要的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)：
①外觀：主要是通過(guò)目測(cè)。樹脂液應(yīng)是無(wú)雜質(zhì)的、半透明的紅棕色液體。

②固體含量：一般采用干燥法來(lái)測(cè)定。取少許樹脂于己知重量的小瓷盤上，放入定溫度的烘箱中加熱一定時(shí)間。計(jì)算烘干后樹脂的殘余量占原樹脂樣品的百分比數(shù)，即為該樹脂的固體含量。

固體含量是酚醛樹脂的重要指標(biāo)，它對(duì)固定磨粒起著重要作用。固體含量的測(cè)定可根據(jù)不同型號(hào)樹臘，選擇不同的烘干條件。

③粘度：采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)即可測(cè)定。樹脂的粘度應(yīng)根據(jù)磨具制造時(shí)的工藝配方要求，選擇適合使用的范圍即可。既不能在配料時(shí)因樹脂粘度太大而過(guò)多的加水，也不能因樹脂粘度太低而達(dá)不到要求的粘度。樹脂的粘度受溫度影響較大，檢測(cè)時(shí)一定要保持樹脂液的恒溫。

④水稀釋性：測(cè)定方法：稱取少許樹脂試樣，并調(diào)至一定溫度，緩慢加入相同溫度的蒸餾水，并不斷搖晃。當(dāng)樹脂液出現(xiàn)渾濁且不再變化時(shí)，加入的水量與樹脂試樣量的比即為該樹脂試樣的水稀釋性。 水稀釋性是衡量水溶性酚醛樹脂的重要指標(biāo)，也是檢測(cè)樹脂變質(zhì)與否的指標(biāo)之一。當(dāng)樹脂因存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或其他原因，造成樹脂水稀釋性變小，且超過(guò)要求的最低值時(shí)，即可斷定該樹脂已變質(zhì)，不能再使用。

⑤pH值：可采用酸度計(jì)或精密pH試紙來(lái)測(cè)定。水溶性酚醛樹脂的pH值一般是偏弱堿性的，在選用填料或其他添加劑時(shí)要選用與樹脂pH值接近的，尤其是在布處理與一些偏酸性的膠乳混溶時(shí)，pH值差別太大會(huì)造成混合料結(jié)塊，必要時(shí)可對(duì)樹脂或添加劑的pH值進(jìn)行調(diào)整。

⑥凝膠時(shí)間：采用專門的凝膠時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定。先將凝膠時(shí)間測(cè)定儀加熱至要求的溫度，保持溫度不變3～5分鐘。取少許樹脂注入，同時(shí)用秒表升始記時(shí)。用玻璃棒從邊緣漸下至中心對(duì)試樣不停地作圓周攪拌，試樣將逐漸變稠，直至當(dāng)微微提起玻璃棒時(shí)不產(chǎn)生樹脂絲，而樹脂即斷裂，則表明已達(dá)到橡膠彈性狀態(tài)，立即停止秒表，記下此時(shí)的時(shí)間，即為凝膠時(shí)間。

凝膠時(shí)間是反映樹脂固化快慢的指標(biāo)，是樹脂從A階段變到B階段的時(shí)間。凝膠時(shí)間測(cè)定根據(jù)樹脂型號(hào)不同，可以采用不同的溫度。磨具制造時(shí)的固化條件是根據(jù)樹脂的凝膠時(shí)間來(lái)制訂的。另外還要特別注意樹脂的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，一般樹脂液應(yīng)存放在8℃以下的環(huán)境中，存放期若超過(guò)2個(gè)月，要對(duì)該樹脂重新進(jìn)行檢測(cè)。

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酚醛樹脂在涂附磨具制造時(shí)常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題

①樹脂顏色變深、粘度增大：該樹脂存放超期，或存放溫度偏高，樹脂變質(zhì)?？蓪?duì)其進(jìn)行再檢測(cè)，尤其是水稀釋性的指標(biāo)非常重要，指標(biāo)若超出要求的范圍，就不能再使用。

②底膠涂附時(shí)有“縮孔”現(xiàn)象：這是樹脂的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的表面收縮現(xiàn)象，會(huì)造成底膠流平性差，植砂不均勻、與基材粘結(jié)不牢固?？赏ㄟ^(guò)加入流平劑和濕潤(rùn)劑米消除。

③磨具表面起泡：這是因干燥溫度過(guò)高、過(guò)快產(chǎn)生的。一般的酚醛樹脂液干燥時(shí)的起泡危險(xiǎn)區(qū)在90－100℃，固化干燥的起始溫度應(yīng)避開該溫度區(qū)域，并適當(dāng)延長(zhǎng)干燥時(shí)間。

④砂面上產(chǎn)生雨滴狀的斑點(diǎn)：樹脂和填料或顏料混溶性差，或是樹脂本身的水稀釋性降低引起?？商砑訚駶?rùn)劑或化學(xué)溶劑，并延長(zhǎng)配料時(shí)的攪拌時(shí)間。

⑤固化后砂面出現(xiàn)局部色澤不均勻或顏色偏深：這種現(xiàn)象一般是固化時(shí)溫度過(guò)高引起的，酚醛樹脂固化時(shí)若超過(guò)1 2 5℃，很容易引起樹脂變色。并且，由于固化時(shí)反應(yīng)是放熱，實(shí)際上磨具表面溫度比烘箱的溫度要高5℃左右，固化溫度應(yīng)控制在120℃以下。

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酚醛樹脂發(fā)展的幾個(gè)方向

目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在酚醛樹脂的發(fā)展上已達(dá)到相當(dāng)高的水平，樹脂的品種多、生產(chǎn)規(guī)模大、制造加工技術(shù)先進(jìn)。近年，我國(guó)在酚醛樹脂行業(yè)也有了較大的發(fā)展，特別是一些涂附磨具專用樹脂經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，幾家規(guī)模較大的廠家形成了產(chǎn)品多樣化、系列化，基本滿足了各類磨具制造的不同需要。目前，針對(duì)樹脂的一些不足，建議應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展：

①通過(guò)對(duì)樹脂進(jìn)行改性，改善酚醛樹脂的缺陷，如脆性大和剝離強(qiáng)度低的問(wèn)題。酚醛樹脂的活性較大，可以和許多化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使其性能互補(bǔ)，產(chǎn)生不同性能的酚醛樹脂，滿足不同的使用要求。

②提高樹脂活性，研制快固化樹脂或光敏樹脂，減少固化時(shí)間，節(jié)省能源，提高生產(chǎn)效率；  

③開發(fā)淺色樹脂，擴(kuò)大酚醛樹脂的使用范圍，制造出更加多樣化、色澤艷麗的涂附磨具；

④酚醛樹脂“綠色化”，酚醛樹脂無(wú)論是在生產(chǎn)或使用都會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一定程度的污染，研制低揮發(fā)份、高性能的樹脂，加強(qiáng)治污的技術(shù)和力度，可使酚醛樹脂健康而快速發(fā)展。

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