酚醛树脂指标与其作用.docx

专业资料整理 专业资料整理 树脂砂轮制造用高性能酚醛树脂的选择和应用 1 酚醛树脂介绍 酚醛树脂已经有近百年的使用史。 由于酚醛树脂原料易得， 价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能，耐热性、耐寒性、电绝性、尺 寸稳定性、成型加工型、 阻燃性及低烟雾性。 因此其成为工业部门不可缺少的材 料，被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。 酚醛树脂是以酚类化合物、 醛类化合物作原料， 在催化剂作用下缩聚而成的高分子化合物，其中以苯酚和甲醛缩聚的酚醛树脂最为重要。 酚醛树脂大体分为热固型和热塑型两大类。 热固性树脂是由苯酚在碱性条件 下与过量的甲醛发生反应合成 ;热塑性树脂是苯酚在酸性条件下与少量的甲醛反 应合成。影响酚醛树脂合成和决定树脂性能的因素有： 原料化学结构和单体官能度，酚醛摩尔比，催化剂的性质和反应介质的 PH 值。 热固性树脂具有活性官能团， 在加热和酸的作用下都会固化。 这种自动反应 确切解释了热固性树脂在储存过程中， 粘度升高， 凝胶速度加快的原因。 由于自 动反应是热固性树脂内在的本性，温度平均每升高 10 ℃反应速度就会加倍。所 以热固性树脂必须储存再低温条件下， 才能尽量延长其保存期。 热塑性树脂需要 加入固化剂才能交联。对于热塑性树脂来说最常用的固化剂就是六次甲基四胺(俗称乌洛托品 )，已经交联固化的树脂含部分氮，氮来源于乌洛托品。 酚醛树脂从 A 阶段向 B 阶段和 C 阶段转化后形成三维网状结构成为固化。 线性树脂和甲阶分子量小的树脂都能溶熔，因此称此时的树脂为 A 阶段树脂。 当树脂硬化后，就到凝胶阶段即 B 阶段。这个阶段树脂肿胀氮仍可以被溶剂溶解，这就到了 C 阶段。 随着工业的发展， 对高性能材料提出了更高的要求， 如较高的分解温度， 较 好的耐磨性能， 足够的韧性和强度等。 由于酚醛树脂在结构上存在弱点： 酚羟基和亚基易氧化，因此耐热性受到影响。 普通酚醛树脂在 200 ℃以下能够长期稳定使用， 但超过 200 ℃便明显发生变 化。从 300 ℃-360 ℃起进入热分解阶段， 到 600 ℃ -900 ℃释放 CO 、C02 、H2O 、苯酚等物质。而且普通酚醛树脂固化时释放水分子，脆性大，韧性差，限制了其 在高性能材料方面的发展。 因此，需要对酚醛树脂进行改进， 提高其韧性和耐热 性。 改进酚醛树脂的途径主要有： 在酚醛树脂中加入外增韧物质，如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等。 在酚醛树脂中加入内增韧物质，如使酚羟基醚化，在酚核间引入长的亚甲基链及其他柔性基团等。 用玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强材料来改善脆性。 其他改进的方法还有：将酚醛树脂的酚羟基醚化，酯化、重金属螯合，或者增加固化剂加入量， 严格成型条件或后固化条件， 或者导入亚胺环或三嗪环等刚性结构。这些方法虽然提高了树脂的耐热性，但韧性却下降了。因此，目前很难 同时既提高了树脂的韧性又改进其耐热性。 酚醛树脂在树脂砂轮中的应用 树脂砂轮使用的结合剂主要是酚醛树脂，其作用是把松散的磨料固结起来， 形成具有一定形状， 一定硬度和强度， 并且有一定磨削性能的工具。 粉状分选树脂和液体酚醛树脂都是作为砂轮结合剂的，但其作用不同。 液体酚醛树脂是磨料的湿润剂，而粉状酚醛树脂是主结合剂。 粉状酚醛树脂在常温下是白色或淡黄色的半透明固体粉末。 易吸潮，溶入酒 精、丙酮等有机溶剂，比重为 1.18 ～ 1.22 ，软化点 95 ℃～ 115 ℃，游离酚含量 为 0.5% ～3.5% 。液体酚醛树脂外观为棕红色粘稠状，在加热条件下能直接发生 缩合反应成为不溶解不熔融的固体。树脂液的粘度为 300 ～2500mPa.s( 厘 泊 )/25 ℃(旋转粘度法 )，固体含量 65 ～80% ，游离酚含量≤ 18% 。在砂轮中总的树脂加入量范围在 15 ～36% 。 树脂磨具除结合剂， 还需要加入填料。 填料可以改变结合剂的性质， 提高砂轮性能， 同时降低成本。常用的填料有半水石膏粉、细粒度的刚玉或碳化硅粉、 冰晶石、黄铁矿、硫化铁等。着色剂一般为铁红粉和碳黑等。树脂砂轮的生产工艺主要有冷压工艺和热压工艺两种： 冷压工艺最基本的混料原则是： 先用树脂液把磨料浸润涂附， 再加入树脂粉，添加剂和其他材料。 树脂液将磨料表面浸润， 形成了一个薄的树脂膜， 这样当这种表面被浸润的磨料与树脂粉、 填充料混合时， 粉状物质就会有效的粘结在已浸润树脂的磨料表面。通常粉液的重量比为 1.8 ∶1 ～3.5 ∶1。 高密度热压砂轮的生产技术要求很高， 其混料要求与冷压工艺不同。 一般采用干混法， 或者用小于磨料重量 1% 的糠醛做润湿剂润湿磨料，再与树脂粉混合均匀，树脂粉一般选用流动度在 15 ～ 20