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酚醛樹脂

酚醛樹脂的性質(zhì)及其對(duì)磨具機(jī)械性能的影響

返回列表 來(lái)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(duì)磨具機(jī)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(shí)間長(zhǎng)易變成粉紅色的塊狀物。樹脂粉的密度1.18~1.22g/cm3，軟化點(diǎn)85~110℃，游離酚質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)開始反應(yīng)，但很緩慢，溫度達(dá)到130℃時(shí)反應(yīng)劇烈進(jìn)行，溫度達(dá)到150℃或更高時(shí)，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(shí)應(yīng)注意到這—點(diǎn)。
2樹脂粉性質(zhì)對(duì)磨具機(jī)械性能的影響
（1）樹脂軟化點(diǎn)的影響
　　樹脂軟化點(diǎn)高低實(shí)質(zhì)上是樹脂縮聚程度的反映，軟化點(diǎn)高，樹脂縮聚較完全，分子量較大，反之軟化點(diǎn)低，縮聚程度較差，分子量較小。
　　從樹脂軟化點(diǎn)與磨具抗張強(qiáng)度的關(guān)系可看出，在相同工藝條件下，樹脂軟化點(diǎn)高的，其磨具抗張強(qiáng)度較高。

　　樹脂軟化點(diǎn)的高低，對(duì)磨具硬度的影響不明顯。但是對(duì)工藝過(guò)程的影響則是十分明顯的。軟化點(diǎn)低（如85℃）在破碎時(shí)容易發(fā)黏，而且放置過(guò)程中也容易結(jié)塊，給生產(chǎn)帶來(lái)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(diǎn)的降低，制成的磨具耐水及耐堿性下降。軟化點(diǎn)高的樹脂粉有利于改善成型料的松散性，但軟化點(diǎn)過(guò)高，成型料可塑性差，影響磨具的成型強(qiáng)度，特別是薄片砂輪。因而有的砂輪廠對(duì)樹脂粉的軟化點(diǎn)，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(xì)愈好。但太細(xì)不易加工，容易結(jié)塊；如果粒度過(guò)粗。則成型料不易混均勻，影響磨具的強(qiáng)度和硬度。
　　—般認(rèn)為，正常使用的樹脂粉，其中約有80％~85％是屬于F240及更細(xì)粒度的樹脂粉較合適。多次試驗(yàn)表明，250μm（100號(hào)篩）篩余物含量過(guò)多，將導(dǎo)致磨具強(qiáng)度和硬度的下降。因而生產(chǎn)中—般控制250μm（100號(hào)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(lái)麻煩，而且對(duì)磨具的機(jī)械強(qiáng)度和硬度均有影響。試驗(yàn)表明，當(dāng)樹脂粉濕度由0.9％增至1.2％時(shí)，制成的成型料不易壓制，而且成型后坯件強(qiáng)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(jí)，抗張強(qiáng)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(wú)臭、味甜，對(duì)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(jī)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(jī)理，有多種說(shuō)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(duì)位作用生成羥甲基物，然后進(jìn)一步縮聚生成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)。有人試驗(yàn)證實(shí)，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(qiáng)度，硬度的耐水性。試驗(yàn)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(guò)高，過(guò)量的烏洛托品并不與樹脂粉結(jié)合，而在硬化過(guò)程中分解揮發(fā)，使磨具的氣孔增多，降低了磨具的強(qiáng)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(hào)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(shí)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(jìn)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(guò)三個(gè)月，在受熱時(shí)，縮聚反應(yīng)進(jìn)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(guò)程的進(jìn)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(dòng)性，但隨溫度的升高，黏度變大。在110~120℃保持2h，則失去流動(dòng)性，變?yōu)閺椥曰虼嘈晕铮辞懊嬲f(shuō)的B-期樹脂。在130℃以上保持2h，則完全變?yōu)椴蝗懿蝗鄣膱?jiān)硬團(tuán)體，當(dāng)加熱溫度在230℃以上時(shí)，樹脂開始炭化，溫度愈高；炭化程度愈甚，當(dāng)溫度達(dá)到500℃以上時(shí)，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(duì)磨具機(jī)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(duì)磨具機(jī)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(rùn)濕劑。
　　粉狀樹脂磨具所用的樹脂液是作為潤(rùn)濕劑用的，它的作用是潤(rùn)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(guò)高或過(guò)低均影響磨具的強(qiáng)度和硬度。因?yàn)轲ざ冗^(guò)高，潤(rùn)濕性能差，料不易混均勻，容易出現(xiàn)漏粉現(xiàn)象，黏度過(guò)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(shí)成型料流動(dòng)性大，可塑性差，容易粘模，制成的坯件機(jī)械強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度。實(shí)踐證明杯法黏度100~500s的樹脂液質(zhì)量較穩(wěn)定，對(duì)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(shí)必須加以調(diào)整，使其達(dá)到符合要求的黏度。通常采用下列的方法來(lái)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(shí)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(shí)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(shí)，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(zhǎng)期加熱能使硬化后的樹脂裂解，影響樹指旁具的強(qiáng)度。
　　從曲線可看出，作為結(jié)合劑的樹脂液游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)在18％左右時(shí)，抗張強(qiáng)度最高。而作為潤(rùn)濕劑的樹脂液的游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30％左右時(shí)最高。這一方面是由于作為潤(rùn)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(duì)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?jǐn)?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(rùn)濕劑，最后產(chǎn)物均起結(jié)合劑作用，對(duì)磨料進(jìn)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(qiáng)度。若固體含量低，則制成的磨具硬度和強(qiáng)度均有下降的趨勢(shì)。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(qiáng)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(qiáng)度和耐水性能較差。
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