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酚醛樹脂

酚醛樹脂的性質(zhì)及其對磨具機械性能的影響

返回列表 來源：河南派勝祥商貿(mào)有限公司 日期：2018-08-03 09:19:58
酚醛樹脂的性質(zhì)及其對磨具機械性能的影響
1樹脂粉的性質(zhì)
　　樹脂粉在常溫下是一種白色或淡黃色的半透明固體粉末，由于游離酚的存在，而且在空氣中易吸收水分，所以存放時間長易變成粉紅色的塊狀物。樹脂粉的密度1.18~1.22g/cm3，軟化點85~110℃，游離酚質(zhì)量分數(shù)3.5％~7％。
　　不加硬化劑的樹脂粉是熱塑性的，能溶于酒精、丁醇、丙酮、糠醛等。在硬化劑（如烏洛托品、甲醛等）作用下，經(jīng)加熱能轉(zhuǎn)變成熱固性的樹脂。加了硬化劑的樹脂粉，揮發(fā)物較少，加熱反應(yīng)不很激烈，一般90℃以前基本上不起反應(yīng)，100~120℃時開始反應(yīng)，但很緩慢，溫度達到130℃時反應(yīng)劇烈進行，溫度達到150℃或更高時，樹脂完全變?yōu)楸A樹脂。
　　樹脂粉的性質(zhì)隨著生產(chǎn)廠在制造方法上，原材料配比上，反應(yīng)溫度上的不同而有所不同，因此使用時應(yīng)注意到這—點。
2樹脂粉性質(zhì)對磨具機械性能的影響
（1）樹脂軟化點的影響
　　樹脂軟化點高低實質(zhì)上是樹脂縮聚程度的反映，軟化點高，樹脂縮聚較完全，分子量較大，反之軟化點低，縮聚程度較差，分子量較小。
　　從樹脂軟化點與磨具抗張強度的關(guān)系可看出，在相同工藝條件下，樹脂軟化點高的，其磨具抗張強度較高。

　　樹脂軟化點的高低，對磨具硬度的影響不明顯。但是對工藝過程的影響則是十分明顯的。軟化點低（如85℃）在破碎時容易發(fā)黏，而且放置過程中也容易結(jié)塊，給生產(chǎn)帶來不便，容易造成成型料結(jié)塊。據(jù)有關(guān)資料介紹，樹脂粉隨著軟化點的降低，制成的磨具耐水及耐堿性下降。軟化點高的樹脂粉有利于改善成型料的松散性，但軟化點過高，成型料可塑性差，影響磨具的成型強度，特別是薄片砂輪。因而有的砂輪廠對樹脂粉的軟化點，夏天要求高些，冬天可適當(dāng)?shù)托?/span>
（2）樹脂粉粒度組成的影響
　　在磨具制造中，為了使樹脂粉分布均勻，并有利于硬化劑的充分接觸，要求樹脂粉的粒度愈細愈好。但太細不易加工，容易結(jié)塊；如果粒度過粗。則成型料不易混均勻，影響磨具的強度和硬度。
　　—般認為，正常使用的樹脂粉，其中約有80％~85％是屬于F240及更細粒度的樹脂粉較合適。多次試驗表明，250μm（100號篩）篩余物含量過多，將導(dǎo)致磨具強度和硬度的下降。因而生產(chǎn)中—般控制250μm（100號篩）篩余物的含量。
（3）樹脂粉濕度的影響
　　酚醛樹脂粉容易在空氣中吸收水分，變硬結(jié)塊，這不但給生產(chǎn)帶來麻煩，而且對磨具的機械強度和硬度均有影響。試驗表明，當(dāng)樹脂粉濕度由0.9％增至1.2％時，制成的成型料不易壓制，而且成型后坯件強度小。另外用濕度由0.176增至4.23％的樹脂粉制成的磨具試塊，其硬度降低兩小級，抗張強度降低20％。
（4）固化劑（六次甲基四胺）加入量的影響
　　烏洛托品是熱塑性樹脂的硬化劑。烏洛托品學(xué)名叫六亞甲基四胺，分子式為（CH2）6N4。是白色或淡黃色結(jié)晶粉狀物，無臭、味甜，對皮扶有刺激性作用，加熱至263℃升華，能溶于水，較難溶于乙醇，極難溶于乙醚，是弱有機堿。
　　烏洛托品的作用是提供亞甲基（一CH2一)，在熱的作用下，使樹脂的線型分子發(fā)生多方向的縮聚。最后形成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)。至于其作用機理，有多種說法，目前較集中的看法是由于烏洛托品在水的存在下，受熱的作用分解為甲醛和氨；
（CH2）6N4＋6H2O→6CH2O十4NH3
　　甲醛（CH2O）先與線型樹脂中苯環(huán)上的鄰對位作用生成羥甲基物，然后進一步縮聚生成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)。有人試驗證實，硬化初期，線型分子之間形成含二亞甲基胺橋（~CH2一NH—CH3~)的中間產(chǎn)物，在硬化最后階段有部分氨以氨的形式析出，有一部分仍留在樹脂中。
　　烏洛托品加入量不足，樹脂硬化不完全，影響磨具的強度，硬度的耐水性。試驗表明，磨具制造中，烏洛托品加入質(zhì)量占樹脂粉質(zhì)量的6%~14%為好。
　　烏洛托品含量過高，過量的烏洛托品并不與樹脂粉結(jié)合，而在硬化過程中分解揮發(fā)，使磨具的氣孔增多，降低了磨具的強度和硬度。當(dāng)然烏洛托品的加入量，還與樹脂粉的性能、粒度、烏洛托品本身的純度，粒度等因素有關(guān)。
一、樹脂液的性質(zhì)
　　液體酚醛樹脂在常溫下是一種淡黃色至深褐色的粘性液體，密度為l.16~1.20g/cm3，黏度（涂4號杯法）為60~200s，能溶于乙醇、丙酮及糠醛中，而且也能溶于乙醇或丙酮與水的混合物中，甚至在加熱時也能溶于水中。
　　液體樹脂（A期酚醛樹脂）化學(xué)性質(zhì)不甚穩(wěn)定，在室溫下停放，能緩慢進行縮聚反應(yīng)，使樹脂黏度逐漸增大，變成B期，甚至C期樹脂，因此樹脂液存放射一般不超過三個月，在受熱時，縮聚反應(yīng)進行甚為劇烈，表1反映了樹脂液在各種溫度下的變化情況。
　　為了緩慢樹脂存放過程的進一步縮聚，可以采用冷藏的方法，把樹脂液存放在0℃左右的環(huán)境下，使其黏度變化小，質(zhì)量穩(wěn)定。
表1     樹脂液在各種溫度下的變化情況
　　從表1中可以看出，在100℃以前，保溫2h，樹脂液仍具有流動性，但隨溫度的升高，黏度變大。在110~120℃保持2h，則失去流動性，變?yōu)閺椥曰虼嘈晕铮辞懊嬲f的B-期樹脂。在130℃以上保持2h，則完全變?yōu)椴蝗懿蝗鄣膱杂矆F體，當(dāng)加熱溫度在230℃以上時，樹脂開始炭化，溫度愈高；炭化程度愈甚，當(dāng)溫度達到500℃以上時，則完全燒毀。C-期酚醛樹脂在堿（NaOH，Na2CO3)的作用下容易發(fā)生裂解作用（主要是亞甲基橋的斷裂），而成為能溶解于水的低分子物質(zhì)。
二、樹脂液的性質(zhì)對磨具機械性能的影響
（1）黏度的影響
　　樹脂液的黏度不僅影響工藝性能，而且對磨具機械性能有一定的影響。樹脂液在磨具制造中，根據(jù)其作用不同，可作為結(jié)合劑，也可以作為潤濕劑。
　　粉狀樹脂磨具所用的樹脂液是作為潤濕劑用的，它的作用是潤濕磨料和溶解樹脂粉，一般采用的黏度杯法為40~200s。樹脂液黏度過高或過低均影響磨具的強度和硬度。因為黏度過高，潤濕性能差，料不易混均勻，容易出現(xiàn)漏粉現(xiàn)象，黏度過低，混合料可塑性差。
　　液體樹脂磨具應(yīng)采用黏度為100—500s(杯法)的樹脂液作結(jié)合劑，才能使混制的成型料獲得適宜的可塑性。黏度太低時成型料流動性大，可塑性差，容易粘模，制成的坯件機械強度較低。黏度太高成型料太硬甚至混不均勻、不利于攤料，影響磨具組織均勻性和機械強度。實踐證明杯法黏度100~500s的樹脂液質(zhì)量較穩(wěn)定，對磨具硬度的影響很小。

　　樹脂液黏度的調(diào)整方法：在生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到樹脂液的黏度不符合工藝上的規(guī)定，此時必須加以調(diào)整，使其達到符合要求的黏度。通常采用下列的方法來提高和降低黏度。提高黏度的方法：
a、加入一定量高黏度的樹脂液；
b、在60~80℃下加熱使其黏度提高；
c、在常溫下存放若干時間。

　　降低黏度的方法：
a、加入黏度低的樹脂液；
b、加入適量的溶劑、如酒精、糠醛等。
（2）游離酚含量的影響
　　樹脂在縮聚反應(yīng)中，由于反應(yīng)時間短，黏度低，總有一部分苯酚未參與反應(yīng)，而在干燥脫水時，苯酚的揮發(fā)性較差，較難蒸出，所以殘留在樹指中，稱為游離酚。游離酚是一種腐蝕性物質(zhì)，長期加熱能使硬化后的樹脂裂解，影響樹指旁具的強度。
　　從曲線可看出，作為結(jié)合劑的樹脂液游離酚質(zhì)量分數(shù)在18％左右時，抗張強度最高。而作為潤濕劑的樹脂液的游離酚質(zhì)量分數(shù)在30％左右時最高。這一方面是由于作為潤濕劑的樹脂液其加入量比作為結(jié)合劑的少，另一方面苯酚含量高對樹脂粉溶解能力增加，有利于樹脂與磨料的粘結(jié)。
（3）固體含量的影響
　　固體含量是指樹脂液在180℃下縮聚硬化后的質(zhì)量，一般用質(zhì)量分數(shù)表示，它就是樹脂液在制件中的最后產(chǎn)物。因而樹脂液不論作為結(jié)合劑或潤濕劑，最后產(chǎn)物均起結(jié)合劑作用，對磨料進行粘結(jié)。所以固體含量在不同程度上決定著磨具的硬度和強度。若固體含量低，則制成的磨具硬度和強度均有下降的趨勢。因此生產(chǎn)中必須控制樹脂液的固體含量。
（4）不同催化劑制成的樹脂液的影響
　　以氨水作催化劑制成的樹脂液粘結(jié)強度大，耐水性能好。以氫氧化鈉作催化劑制成的樹脂液其粘結(jié)強度和耐水性能較差。
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