酚醛樹脂在涂附磨具應用中的幾個問題

眾所周知，酚醛樹脂是最早工業(yè)化的合成樹脂，從1872年德國化學家拜耳發(fā)現(xiàn)酚與醛的縮合反應至今，經(jīng)過一百多年的研究和發(fā)展，成為當今最重要的三大合成樹脂之一。由于它原料易得，臺成方便，再加上苯酚、甲醛的活性較大，可以發(fā)生許多化學反應，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)，而且作為瞬時耐高溫和燒蝕的復合材料，用于航天工業(yè)和軍事工業(yè)(空間飛行器、火箭、導彈等)。酚醛樹脂可根據(jù)其加熱過程中有無化學反應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)劑中占有主導的地位，而水溶性熱固化酚醛樹脂在各種樹脂中占有絕對的地位，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有的特性：
①原材料價格便宜，生產(chǎn)制造工藝簡單而成熟，具有很高的性價比；

②剛性大，耐熱性高，這是因為酚醛樹脂由大量苯環(huán)組成，且交聯(lián)成體型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；

③極性大，粘結(jié)力強，酚醛樹脂固化后堅硬耐磨、機械強度高，與磨料和基材有超強的粘結(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性好；

⑥熱固性樹脂，不需添加固化劑和促進劑，操作簡單，具有很好的可操作性。

當然，酚醛樹脂也有缺陷：
①固化周期長，固化溫度高；

②樹脂固化后脆性人，剝離強度低；

③固化時易起泡，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，游離有害氣體揮發(fā)，對人體和環(huán)境有一定的危害；

⑤儲存周期有限，尤其受儲存溫度的影響較大。


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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)、預涂層處理、底、復膠等工序，每種樹脂都有其特殊的性能和要求。
①原布處理、預涂層處理用酚醛樹脂：
該類樹脂是以強堿(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、復膠用酚醛樹脂：
該類樹脂多數(shù)使用鋇類催化劑，反應程度充分，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)強度高，能固定磨料，干燥性能好。復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，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)量的檢驗方法及指標的作用

酚醛樹脂的質(zhì)量對使用有很大的影響．因此對生產(chǎn)的每一批數(shù)值都要進行質(zhì)量檢驗。酚醛樹脂的檢驗指標主要有外觀、游離酚、游離醛、固體含量、粘度、水稀釋性、凝膠時間、p H值，有條件的廠家還測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，一般只對以下較為重要的指標進行檢測：
①外觀：主要是通過目測。樹脂液應是無雜質(zhì)的、半透明的紅棕色液體。

②固體含量：一般采用干燥法來測定。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間。計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，它對固定磨粒起著重要作用。固體含量的測定可根據(jù)不同型號樹臘，選擇不同的烘干條件。

③粘度：采用旋轉(zhuǎn)粘度計即可測定。樹脂的粘度應根據(jù)磨具制造時的工藝配方要求，選擇適合使用的范圍即可。既不能在配料時因樹脂粘度太大而過多的加水，也不能因樹脂粘度太低而達不到要求的粘度。樹脂的粘度受溫度影響較大，檢測時一定要保持樹脂液的恒溫。

④水稀釋性：測定方法：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。當樹脂液出現(xiàn)渾濁且不再變化時，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，也是檢測樹脂變質(zhì)與否的指標之一。當樹脂因存放時間過長或其他原因，造成樹脂水稀釋性變小，且超過要求的最低值時，即可斷定該樹脂已變質(zhì)，不能再使用。

⑤pH值：可采用酸度計或精密pH試紙來測定。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，pH值差別太大會造成混合料結(jié)塊，必要時可對樹脂或添加劑的pH值進行調(diào)整。

⑥凝膠時間：采用專門的凝膠時間測定儀測定。先將凝膠時間測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，同時用秒表升始記時。用玻璃棒從邊緣漸下至中心對試樣不停地作圓周攪拌，試樣將逐漸變稠，直至當微微提起玻璃棒時不產(chǎn)生樹脂絲，而樹脂即斷裂，則表明已達到橡膠彈性狀態(tài)，立即停止秒表，記下此時的時間，即為凝膠時間。

凝膠時間是反映樹脂固化快慢的指標，是樹脂從A階段變到B階段的時間。凝膠時間測定根據(jù)樹脂型號不同，可以采用不同的溫度。磨具制造時的固化條件是根據(jù)樹脂的凝膠時間來制訂的。另外還要特別注意樹脂的儲存穩(wěn)定性，一般樹脂液應存放在8℃以下的環(huán)境中，存放期若超過2個月，要對該樹脂重新進行檢測。

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酚醛樹脂在涂附磨具制造時常見的幾個問題

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)。可對其進行再檢測，尤其是水稀釋性的指標非常重要，指標若超出要求的范圍，就不能再使用。

②底膠涂附時有“縮孔”現(xiàn)象：這是樹脂的內(nèi)應力而產(chǎn)生的表面收縮現(xiàn)象，會造成底膠流平性差，植砂不均勻、與基材粘結(jié)不牢固。可通過加入流平劑和濕潤劑米消除。

③磨具表面起泡：這是因干燥溫度過高、過快產(chǎn)生的。一般的酚醛樹脂液干燥時的起泡危險區(qū)在90－100℃，固化干燥的起始溫度應避開該溫度區(qū)域，并適當延長干燥時間。

④砂面上產(chǎn)生雨滴狀的斑點：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。可添加濕潤劑或化學溶劑，并延長配料時的攪拌時間。

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)象一般是固化時溫度過高引起的，酚醛樹脂固化時若超過1 2 5℃，很容易引起樹脂變色。并且，由于固化時反應是放熱，實際上磨具表面溫度比烘箱的溫度要高5℃左右，固化溫度應控制在120℃以下。

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酚醛樹脂發(fā)展的幾個方向

目前，西方發(fā)達國家在酚醛樹脂的發(fā)展上已達到相當高的水平，樹脂的品種多、生產(chǎn)規(guī)模大、制造加工技術先進。近年，我國在酚醛樹脂行業(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，針對樹脂的一些不足，建議應從以下幾個方面進行改進和發(fā)展：

①通過對樹脂進行改性，改善酚醛樹脂的缺陷，如脆性大和剝離強度低的問題。酚醛樹脂的活性較大，可以和許多化學物質(zhì)發(fā)生反應，使其性能互補，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，減少固化時間，節(jié)省能源，提高生產(chǎn)效率；  

③開發(fā)淺色樹脂，擴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”，酚醛樹脂無論是在生產(chǎn)或使用都會給環(huán)境帶來一定程度的污染，研制低揮發(fā)份、高性能的樹脂，加強治污的技術和力度，可使酚醛樹脂健康而快速發(fā)展。

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