A. 『求助書』高性能酚醛樹脂及其應用技術
熱固性酚醛樹脂是一種樹脂,穩定,耐熱、阻燃,電絕緣性能好。熱固性酚醛樹脂具有很強的浸潤能力,成型性能好,體積密度大,氣孔率低,用於耐火製品,該樹脂在15℃- 20℃下可保持三個月.酚醛樹脂製品優點主要是尺寸穩定,耐熱、阻燃,電絕緣性能好,耐酸性強,它主要應用於運輸業、建築業、軍事業、采礦業等多種行業,應用廣泛.
熱固性酚醛樹脂的應用范圍酚醛膠
膠粘劑
熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結強度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優異性能,是結構膠粘劑的優良品種。
防腐蝕材料
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
B. 酚醛樹脂的應用
酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。
壓塑粉
生產模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。採用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可製得壓塑粉。
酚醛膠
熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。
酚醛纖維
主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料,經熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理,得到甲醛交聯的體型結構纖維。
防腐蝕材料
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
隔熱保溫材料
主要是酚醛樹脂的發泡材料,酚醛泡沫產品特點是保溫、隔熱、防火、質輕,作為絕熱、節能、防火的新材料可廣泛應用於中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料(尤其是深低溫的保溫)、車船等場所的保溫領域。
C. 關於酚醛樹脂
酚醛樹脂也叫電木,又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物,市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色,有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱鹼,遇強酸發生分解,遇強鹼發生腐蝕。不溶於水,溶於丙酮、酒精等有機溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括:線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。主要用於生產壓塑粉、層壓塑料;製造清漆或絕緣、耐腐蝕塗料;製造日用品、裝飾品;製造隔音、隔熱材料等。 常見的高壓電插座、傢具塑料把手等等
phenolic resin,簡稱PE.酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離分子而呈微紅色,比重1.25~1.30,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。
苯酚-甲醛樹脂是最早工業化的合成樹脂。
1905~1909年L.H.貝克蘭對酚醛樹脂及其成型工藝進行了系統的研究,1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司,實現了工業生產。1911年J.W.艾爾斯沃思提出用六亞甲基四胺固化熱塑性酚醛樹脂,並製得了性能良好的塑料製品,獲得了廣泛的應用。1969年,由美國金剛砂公司開發了以苯酚-甲醛樹脂為原料製得的纖維,隨後由日本基諾爾公司投入生產。現在美國、蘇聯和中國也有生產。酚醛樹脂的生產至今不衰,1984年世界總產量約1946kt,居熱固性樹脂的首位。中國自40年代開始生產,1984年產量為77.6kt。 生產方法 常用的原料為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對叔丁基或對苯基酚和甲醛、糠醛等。生產過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應器並混合均勻,加入催化劑,攪拌,加熱至55~65℃,反應放熱使物料自動升溫至沸騰。此後,繼續加熱保持微沸騰(96~98℃)至終點,經減壓脫水後即可出料。近年來,開發成功連續縮聚生產酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的主要因素為酚與醛的化學結構、摩爾比和反應介質的pH。酚與醛的摩爾比大於或等於1時,初始產物為一羥甲基酚,縮聚時生成線型樹脂;小於1時,生成多羥甲基酚衍生物,形成的縮聚樹脂可交聯固化。反應介質的pH小於7時,生成的羥甲基酚很不穩定,易縮聚成線型樹脂;大於7時,縮聚緩慢,有利於多羥甲基酚衍生物的生成。生產熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸鹼催化劑)使介質pH為0.5~1.5。為避免劇烈沸騰,催化劑可分次加入。沸騰反應時間一般為3~6h。脫水可在常壓或減壓下進行,最終脫水溫度為140~160℃。樹脂分子量為500~900。生產熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨水和氧化鋅作催化劑,沸騰反應時間1~3h,脫水溫度一般不超過90℃,樹脂分子量為500~1000。強鹼催化劑有利於增大樹脂的羥甲基含量和與水的相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反應,相同配方製得的樹脂分子量較高,水溶性差。氧化鋅催化劑能製得貯存穩定性好的高鄰位結構酚醛樹脂。應用 酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。壓塑粉 生產模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。採用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可製得壓塑粉。常用木粉作填料,為製造某些高電絕緣性和耐熱性製件,也用雲母粉、石棉粉、石英粉等無機填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法製成各種塑料製品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造開關、插座、插頭等電氣零件,日用品及其他工業製品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造高電絕緣製件。增強酚醛塑料 以酚醛樹脂(主要是熱固性酚醛樹脂)溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物,經乾燥、壓製成型的各種增強塑料是重要的工業材料。它不僅機械強度高、綜合性能好,而且可進行機械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強的酚醛塑料主要用於製造各種制動器摩擦片和化工防腐蝕塑料;高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強的酚醛塑料是航天工業的重要耐燒蝕材料。酚醛塗料 以松香改性的酚醛樹脂、丁醇醚化的酚醛樹脂以及對叔丁基酚醛樹脂、對苯基酚醛樹脂均與桐油、亞麻子油有良好的混溶性,是塗料工業的重要原料。前兩者用於配製低、中級油漆,後兩者用於配製高級油漆。
酚醛膠 熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結強度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優異性能,是結構膠粘劑的優良品種。酚醛纖維 主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料,經熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理,得到甲醛交聯的體型結構纖維。為提高纖維強度和模量,可與 5%~10%聚醯胺熔混後紡絲。這類纖維為金黃或黃棕色纖維,強度為11.5~15.9cN/dtex,抗燃性能突出,極限氧指數為34,瞬間接觸近7500℃的氧-乙炔火焰,不熔融也不延燃,具有自熄性,還能耐濃鹽酸和氫氟酸,但耐硫酸、硝酸和強鹼的性能較差。主要用作防護服及耐燃織物或室內裝飾品,也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材料等,還可加工成低強度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子交換纖維等
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
D. 酚醛樹脂的應用領域是哪些
酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。
壓塑粉
生產模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。採用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可製得壓塑粉。
酚醛膠
熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。
酚醛纖維
主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料,經熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理,得到甲醛交聯的體型結構纖維。
防腐蝕材料
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
隔熱保溫材料
主要是酚醛樹脂的發泡材料,酚醛泡沫產品特點是保溫、隔熱、防火、質輕,作為絕熱、節能、防火的新材料可廣泛應用於中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料(尤其是深低溫的保溫)、車船等場所的保溫領域。
E. 熱固性酚醛樹脂的熱固性酚醛樹脂的應用范圍酚醛膠
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗版料;酚醛權樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
F. 合成樹脂膠粘劑的用途是什麼
以合成樹脂為主體,加入固化劑和其他助劑配製而成的膠粘劑。合成樹脂是由小分子物質在一定條件下,經聚合或縮合而成。合成樹脂膠粘劑在耐水、耐熱、耐腐蝕等性能及操作工藝方面都比天然樹脂膠好。合成樹脂膠粘劑是製造木質人造板和集成材不可缺少的原料,其用量占首位。其次是建築和機械製造業,用於室內裝修、密封和機械修補;輕工業中的快速包裝,無線裝訂,皮革及文體用具的粘合。此外,現代醫學、電子器件和文物修復保護中,合成樹脂膠粘劑也起著重要作用。
簡史
合成樹脂膠粘劑是20世紀初的產物。美國貝克蘭(L.H.Baekeland)於1907年發明了酚醛樹脂,並用於模壓製品,自此合成樹脂開始進入膠粘劑領域。第一次世界大戰後,隨著航空工業和化學工業的發展,於30年代又研製成醇酸樹脂、脲醛樹脂、聚醋酸乙烯酯膠粘劑。膠粘劑的發展深刻地為時代的需要和科學技術的發展所影響。為了解決膠粘劑的耐水性和耐久性,40~50年代三聚氰胺甲醛樹脂膠、間苯二酚樹脂膠、環氧樹脂膠相繼問世;60年代中期出現了雜環高分子耐高溫膠粘劑;70年代出現了具有十分優良性能的改性丙烯酸膠粘劑。由於高分子材料及膠接技術的革新和突破,促使合成樹脂膠粘劑的迅速發展,到80年代末,品種已達數千種,產量占膠粘劑總產量的80%以上。
中國合成樹脂膠粘劑起步較晚。50年代中期開始研製酚醛樹脂和脲醛樹脂膠粘劑,主要用於木材加工工業,60年代初開始大規模生產。與此同時浸漬用三聚氰胺甲醛樹脂膠、聚醋酸乙烯乳膠也相繼問世。隨著木材加工工藝的革新和復合材料粘接技術的發展,70~80年代又出現了熱熔膠、異氰酸酯膠及丙烯酸樹脂膠粘劑等,品種已達300餘種。
分類
合成樹脂膠粘劑種類很多。按其用途可分為結構膠和非結構膠。①結構膠:用於膠接受力部位,一般要求接頭所承受的應力和被粘物體本身相當。例如環氧及改性環氧樹脂膠、酚醛及改性酚醛樹脂膠、間苯二酚甲醛樹脂膠及雜環高分子膠等均屬之。②非結構膠:用在非主要受力部位上。非結構膠對力學方面的要求較結構膠低。例如脲醛樹脂膠、聚醋酸乙烯酯膠等均是。
合成樹脂膠粘劑按其樹脂的化學結構和性能,又可分為熱固性合成樹脂膠和熱塑性合成樹脂膠。①熱固性合成樹脂膠:由於在熱和催化劑或熱和壓力的作用下,發生化學反應而變成不熔不溶狀態的樹脂膠,如酚醛樹脂膠、間苯二酚樹脂膠、脲醛樹脂膠、三聚氰胺甲醛樹脂膠、環氧樹脂膠、不飽和聚脂樹脂膠、聚氨酯膠、有機硅樹脂膠等均屬之。②熱塑性合成樹脂膠:可反復受熱軟化(或熔化)和受冷後凝固的樹脂膠。一般是線型高分子化合物。在軟化狀態下能受壓進行模塑加工,在冷卻至軟化點以下能保持模具形狀。例如聚氯乙烯樹脂、聚醋酸乙烯酯及其共聚樹脂、聚乙烯及其共聚樹脂、聚乙烯醇縮醛、聚丙烯酸酯、過氯乙烯樹脂等膠均是。
常用合成樹脂膠
木材工業常用的合成樹脂膠粘劑有以下幾種:
酚醛樹脂膠
酚類(苯酚、甲酚)與醛類(主要是甲醛),在催化劑作用下縮聚而成的產品。隨酚和醛的種類、摩爾比及所用催化劑不同,其反應生成物也不同。有熱塑性和熱固性兩類樹脂。在酸性催化劑條件下(pH<4),苯酚過量時,生成線型的熱塑性酚醛樹脂;在鹼性催化劑條件下,醛過量或等量時,生成熱固性酚醛樹脂。木材工業用的主要是熱固性酚醛樹脂。其製法是取苯酚與甲醛的摩爾比在1∶1.2~2.5,用不同的催化劑,所製成的樹脂性能亦不相同。用氫氧化鈉作催化劑,則生成水溶性樹脂,主要用於人造板膠粘劑;用氨水為催化劑,製得醇溶性樹脂,主要用於浸漬木單板、紙張等製造層積材。酚醛樹脂膠耐沸水、耐老化性能好,膠合強度高,其製品屬於高耐水室外型產品,主要用於製造一類膠合板、航空膠合板、船舶板、車廂板、木材層積塑料和裝飾板等。(見酚醛樹脂膠粘劑)
間苯二酚甲醛樹脂膠
間苯二酚與甲醛在催化劑作用下縮聚而成的產品。其製法是取間苯二酚與甲醛的摩爾比為1∶0.5~0.7,在微酸或鹼性催化劑作用下,經過短時間的迴流,用乙醇稀釋,即可製得紅棕色液體樹脂。使用前需往樹脂中補加甲醛或多聚甲醛和木粉填加劑。在室溫下約需15~50分鍾即可固化。間苯二酚樹脂膠耐沸水、耐老化性能為木材膠粘劑之首。因而常用於膠合各種木質構件,如大型屋架、橋梁及枕木等。該膠主要缺點是成本高。為了降低成本,一般用它與苯酚甲醛共縮聚,製成間苯二酚—苯酚甲醛樹脂膠。常用丁腈橡膠、聚乙烯醇縮醛等改善其膠層的脆性。(見間苯二酚樹脂膠粘劑)
氨基樹脂膠
尿素及三聚氰胺與甲醛反應製得的樹脂膠均屬氨基樹脂膠。一般為水溶性或醇溶性;多為液狀樹脂,特殊需要也可製成粉狀樹脂。脲醛樹脂又稱尿素甲醛樹脂。其製法是將尿素和甲醛縮聚成低分子量的初期產物,根據需要再進行真空脫水,製成不同濃度的液體樹脂。使用時需加入固化劑及其他助劑配製成脲醛膠。脲醛膠具有原料成本低、固化速度快、膠層色澤淺、能防腐防黴菌等特點,故廣泛用於製造膠合板、刨花板、細木工板和中密度纖維板。其產品屬於室內型二類產品。用量約占木材膠粘劑的70~80%。(見脲醛樹脂膠粘劑)
三聚氰胺樹脂膠
又稱三聚氰胺甲醛樹脂膠。反應原理與脲醛樹脂相似。該膠的耐熱水及耐老化性能均比脲醛樹脂好,但成本高。為了降低成本,在製造時,常加入適量的尿素製成三聚氰胺尿素甲醛共縮樹脂膠。三聚氰胺樹脂耐磨、耐熱及耐腐蝕性能均優,主要用於製造裝飾板。(見三聚氰胺樹脂膠粘劑)
聚醋酸乙烯酯膠
醋酸乙烯單體在引發劑的作用下經聚合反應而製成的產品,是熱塑性膠粘劑。聚合方法不同,又分為溶液聚合膠和乳液聚合膠。其中產量最大的是乳液聚合膠。常用於木製品膠合的「白膠」,即聚醋乙烯酯乳膠。該膠為自干型膠粘劑,固化後膠層為無色透明,對製品無污染,無臭無毒,對人體無刺激作用,使用方便,不需加固化劑,室溫即可固化,初期膠合強度高,且膠膜有韌性。但膠層耐水性差,蠕變性大,故常與熱固性樹脂(脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂)混合使用,或加入交聯劑以改進其耐水性和耐熱性。聚醋酸乙烯乳膠,對纖維素材料及多孔材料有優良的膠合強度,廣泛用於木製品、紙張及織物的膠合,也是家庭常用的膠粘劑。(見聚醋酸乙烯酯膠粘劑)
展望
隨著人造板應用領域的擴大,必將從室內傢具及裝修發展到室外建築及結構用材。因此對膠粘劑的耐候、耐久及耐腐蝕性能提出新的要求,如改進脲醛樹脂膠的耐候和耐久性,進一步降低脲醛膠的甲醛釋放量。由於人造板表面加工技術日益發展,所用的配套新膠種如壓敏膠、熱熔膠將得到進一步發展。同時溶劑型膠粘劑因易造成空氣污染和存在易爆、易燃的危險,使其發展受到限制,因而促進了乳液型膠粘劑的發展和應用。
G. 酚醛樹脂的概念
酚醛樹脂 phenolic resin,簡稱PE.酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離分子而呈微紅色,比重1.25~1.30,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。 苯酚-甲醛樹脂是最早工業化的合成樹脂。 1905~1909年L.H.貝克蘭對酚醛樹脂及其成型工藝進行了系統的研究,1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司,實現了工業生產。1911年J.W.艾爾斯沃思提出用六亞甲基四胺固化熱塑性酚醛樹脂,並製得了性能良好的塑料製品,獲得了廣泛的應用。1969年,由美國金剛砂公司開發了以苯酚-甲醛樹脂為原料製得的纖維,隨後由日本基諾爾公司投入生產。現在美國、蘇聯和中國也有生產。酚醛樹脂的生產至今不衰,1984年世界總產量約1946kt,居熱固性樹脂的首位。中國自40年代開始生產,1984年產量為77.6kt。 生產方法 常用的原料為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對叔丁基或對苯基酚和甲醛、糠醛等。生產過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應器並混合均勻,加入催化劑,攪拌,加熱至55~65℃,反應放熱使物料自動升溫至沸騰。此後,繼續加熱保持微沸騰(96~98℃)至終點,經減壓脫水後即可出料。近年來,開發成功連續縮聚生產酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的主要因素為酚與醛的化學結構、摩爾比和反應介質的pH。酚與醛的摩爾比大於或等於1時,初始產物為一羥甲基酚,縮聚時生成線型樹脂;小於1時,生成多羥甲基酚衍生物,形成的縮聚樹脂可交聯固化。反應介質的pH小於7時,生成的羥甲基酚很不穩定,易縮聚成線型樹脂;大於7時,縮聚緩慢,有利於多羥甲基酚衍生物的生成。生產熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸鹼催化劑)使介質pH為0.5~1.5。為避免劇烈沸騰,催化劑可分次加入。沸騰反應時間一般為3~6h。脫水可在常壓或減壓下進行,最終脫水溫度為140~160℃。樹脂分子量為500~900。生產熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨水和氧化鋅作催化劑,沸騰反應時間1~3h,脫水溫度一般不超過90℃,樹脂分子量為500~1000。強鹼催化劑有利於增大樹脂的羥甲基含量和與水的相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反應,相同配方製得的樹脂分子量較高,水溶性差。氧化鋅催化劑能製得貯存穩定性好的高鄰位結構酚醛樹脂。應用 酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。壓塑粉 生產模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。採用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可製得壓塑粉。常用木粉作填料,為製造某些高電絕緣性和耐熱性製件,也用雲母粉、石棉粉、石英粉等無機填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法製成各種塑料製品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造開關、插座、插頭等電氣零件,日用品及其他工業製品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造高電絕緣製件。增強酚醛塑料 以酚醛樹脂(主要是熱固性酚醛樹脂)溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物,經乾燥、壓製成型的各種增強塑料是重要的工業材料。它不僅機械強度高、綜合性能好,而且可進行機械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強的酚醛塑料主要用於製造各種制動器摩擦片和化工防腐蝕塑料;高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強的酚醛塑料是航天工業的重要耐燒蝕材料。酚醛塗料 以松香改性的酚醛樹脂、丁醇醚化的酚醛樹脂以及對叔丁基酚醛樹脂、對苯基酚醛樹脂均與桐油、亞麻子油有良好的混溶性,是塗料工業的重要原料。前兩者用於配製低、中級油漆,後兩者用於配製高級油漆。 酚醛膠 熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結強度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優異性能,是結構膠粘劑的優良品種。酚醛纖維 主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料,經熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理,得到甲醛交聯的體型結構纖維。為提高纖維強度和模量,可與 5%~10%聚醯胺熔混後紡絲。這類纖維為金黃或黃棕色纖維,強度為11.5~15.9cN/dtex,抗燃性能突出,極限氧指數為34,瞬間接觸近7500℃的氧-乙炔火焰,不熔融也不延燃,具有自熄性,還能耐濃鹽酸和氫氟酸,但耐硫酸、硝酸和強鹼的性能較差。主要用作防護服及耐燃織物或室內裝飾品,也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材料等,還可加工成低強度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子交換纖維等 熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。
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H. 木材如何壓縮
對軟化狀態的木材進行加壓變形,並使之定型的加工過程。木材壓縮工藝用於製造壓縮木、木材層積塑料和具有浮雕效果的模壓裝飾件。壓縮木有較高的強度和耐磨性,易於膠合,可用一般木工機床進行切削加工。它可用作某些有色金屬及其他材料的代用品,製造各種機器的軸承、軸瓦、織布梭子和梭子滑板、剎車塊等。模壓裝飾使用於傢具和建築構件。
木材壓縮方法
可分為單軸壓縮、回形壓縮和液體靜力壓縮(全面壓縮)3種(見圖)。①單軸壓縮時只在一個方向(通常為橫纖維方向)上對木材加壓。單軸壓縮又可分為均勻壓縮和不均勻壓縮。單軸均勻壓縮法用於製造織布梭子、軸承的毛料。②回形壓縮時,壓力垂直於木塊的縱向軸並作用於整個表面。該法便於壓縮圓柱形木材,製造軸瓦。③液體靜力壓縮法利用不能滲透到細胞腔和管孔中的液體進行加壓。在壓力鍋中進行。
木材壓縮工藝
通常包括毛料准備、軟化處理、壓縮和乾燥定型等工序。典型的木材壓縮工藝過程如下:
單軸壓縮
又分為木材預熱和預先汽蒸兩種。①木材預熱後的單軸均勻壓縮工藝是:將含水率為8~10%的木材先壓縮10%;通過壓模對初步壓縮的木材加熱1.5~2小時,使中心溫度為90~95℃;用20~30兆帕的單位壓力將木材壓縮45~50%(含初壓縮值),加壓時間約10~20分鍾;繼續加熱1小時,使木材中心溫度達95~105℃;冷卻到40~50℃;卸模,取出壓縮木。②木材預先汽蒸後的單軸均勻壓縮工藝是:先汽蒸木材,使其中心溫度達85~90℃;將木材壓縮45~50%;進行乾燥使其含水率達6~8%;冷卻到30~40℃;卸模。
回形壓縮
工藝過程是:汽蒸木材使其中心溫度達85~90℃→圓柱形木材在壓模中壓縮→將被壓縮木材(連同模具)乾燥到含水率8~10%→卸模→圓柱形壓縮木冷卻到30~40℃,室溫下放置24小時,使其含水率均勻。
木材層積塑料
用浸漬酚醛樹脂膠的旋切單板,在高溫高壓下壓製成的板材或成型零件。工藝過程為:單板旋制→將單板乾燥到4~8%→干單板浸漬在酚醛樹脂中,要求單板吸收干樹脂量為16~24%→乾燥浸膠單板→組坯和熱壓→鋸邊。浸醇溶性酚醛樹脂時,乾燥溫度不高於75℃,浸水溶性酚醛樹脂時乾燥溫度不高於90℃,浸膠單板乾燥後的樹脂固化率不大於2%。壓力為15兆帕,加壓時間按每毫米板坯厚需6分鍾進行計算。裝板時熱壓板溫度為40~50℃,熱壓板最高溫度為145~150℃,卸板時溫度為40~50℃。
浮雕裝飾件的模壓加工
利用帶圖案的金屬壓模在熱壓機中進行,也可用輥筒壓模進行,工件在輥筒和工作台間通過時連續地壓出圖案。熱壓參數根據木材樹種、受壓木材的纖維方向、木材斷面類型(弦向或徑向)、裝飾件表面輪廓的深淺和木材塑化處理狀況等因素確定。模壓工藝規程為:木材含水率8~12%;熱壓溫度120~200℃,壓力1~15兆帕,熱壓時間2~10分鍾。
I. 酚醛樹脂膠粘劑的作用是什麼
以酚類與醛類在一定條件下反應的聚合物為主體材料的膠粘劑。酚類物質主要是苯酚,還包括甲酚、二甲酚、特丁基酚和苯基苯酚等;醛類物質主要是甲醛,有時也包括間苯二酚和糠醛。酚醛樹脂的正式名稱是苯酚—甲醛樹脂,其平均分子量不大。有水溶性、醇溶性、油溶性和乳液等幾種。一般呈液態,也有粉狀固態的。
酚醛樹脂是第一個人工合成的樹脂。1872年拜耳(A.von Bayer)發現苯酚與甲醛在酸催化下能生成樹脂。1883年邁克爾(A.Michael)報告鹼亦可催化得樹脂。1907年貝克蘭(L.H.Baekeland)獲得熱壓工藝專利,推動了酚醛樹脂的應用。1909年酚醛樹脂用作木材塗料。1910年酚醛紙質層壓板製成。1915年有了酚醛纖維板的專利。此後,酚醛樹脂的理論研究和實際應用都得到了很大發展。
反應機理
苯酚與甲醛的反應,由於催化劑的不同和反應體系pH值的高低,反應有下列類型:
強酸催化
甲醛的水溶液是平衡體系,內含甲醛單體和甲醛水化物甲二醇的縮合物。在酸性溶液里,甲二醇第一步生成羥基甲叉陽碳離子,然後與苯酚反應,生成羥甲基酚,這一步反應緩慢。在酸性條件下,生成的羥甲基酚很快與另一個苯酚分子作用,就開始縮合反應,分子鏈逐步加長為線性樹脂,所以強酸催化的苯酚—甲醛反應相當激烈。方程式如下: