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酚醛树脂的性质及其对磨具机械性能的影响

返回列表 来源：河南派胜祥商贸有限公司日期：2018-08-03 09:19:58

酚醛树脂的性质及其对磨具机械性能的影响
1树脂粉的性质
　　树脂粉在常温下是一种白色或淡黄色的半透明固体粉末，由于游离酚的存在，而且在空气中易吸收水分，所以存放时间长易变成粉红色的块状物。树脂粉的密度1.18~1.22g/cm3，软化点85~110℃，游离酚质量分数3.5％~7％。
　　不加硬化剂的树脂粉是热塑性的，能溶于酒精、丁醇、丙酮、糠醛等。在硬化剂（如乌洛托品、甲醛等）作用下，经加热能转变成热固性的树脂。加了硬化剂的树脂粉，挥发物较少，加热反应不很激烈，一般90℃以前基本上不起反应，100~120℃时开始反应，但很缓慢，温度达到130℃时反应剧烈进行，温度达到150℃或更高时，树脂完全变为丙阶树脂。
　　树脂粉的性质随着生产厂在制造方法上，原材料配比上，反应温度上的不同而有所不同，因此使用时应注意到这—点。
2树脂粉性质对磨具机械性能的影响
（1）树脂软化点的影响
　　树脂软化点高低实质上是树脂缩聚程度的反映，软化点高，树脂缩聚较完全，分子量较大，反之软化点低，缩聚程度较差，分子量较小。
　　从树脂软化点与磨具抗张强度的关系可看出，在相同工艺条件下，树脂软化点高的，其磨具抗张强度较高。

　　树脂软化点的高低，对磨具硬度的影响不明显。但是对工艺过程的影响则是十分明显的。软化点低（如85℃）在破碎时容易发黏，而且放置过程中也容易结块，给生产带来不便，容易造成成型料结块。据有关资料介绍，树脂粉随着软化点的降低，制成的磨具耐水及耐碱性下降。软化点高的树脂粉有利于改善成型料的松散性，但软化点过高，成型料可塑性差，影响磨具的成型强度，特别是薄片砂轮。因而有的砂轮厂对树脂粉的软化点，夏天要求高些，冬天可适当低些。
（2）树脂粉粒度组成的影响
　　在磨具制造中，为了使树脂粉分布均匀，并有利于硬化剂的充分接触，要求树脂粉的粒度愈细愈好。但太细不易加工，容易结块；如果粒度过粗。则成型料不易混均匀，影响磨具的强度和硬度。
　　—般认为，正常使用的树脂粉，其中约有80％~85％是属于F240及更细粒度的树脂粉较合适。多次试验表明，250μm（100号筛）筛余物含量过多，将导致磨具强度和硬度的下降。因而生产中—般控制250μm（100号筛）筛余物的含量。
（3）树脂粉湿度的影响
　　酚醛树脂粉容易在空气中吸收水分，变硬结块，这不但给生产带来麻烦，而且对磨具的机械强度和硬度均有影响。试验表明，当树脂粉湿度由0.9％增至1.2％时，制成的成型料不易压制，而且成型后坯件强度小。另外用湿度由0.176增至4.23％的树脂粉制成的磨具试块，其硬度降低两小级，抗张强度降低20％。
（4）固化剂（六次甲基四胺）加入量的影响
　　乌洛托品是热塑性树脂的硬化剂。乌洛托品学名叫六亚甲基四胺，分子式为（CH₂）₆N₄。是白色或淡黄色结晶粉状物，无臭、味甜，对皮扶有刺激性作用，加热至263℃升华，能溶于水，较难溶于乙醇，极难溶于乙醚，是弱有机碱。
　　乌洛托品的作用是提供亚甲基（一CH₂一)，在热的作用下，使树脂的线型分子发生多方向的缩聚。最后形成网状或体型结构。至于其作用机理，有多种说法，目前较集中的看法是由于乌洛托品在水的存在下，受热的作用分解为甲醛和氨；
（CH₂）₆N₄＋6H₂O→6CH₂O十4NH₃
　　甲醛（CH₂O）先与线型树脂中苯环上的邻对位作用生成羟甲基物，然后进一步缩聚生成网状或体型结构。有人试验证实，硬化初期，线型分子之间形成含二亚甲基胺桥（~CH₂一NH—CH₃~)的中间产物，在硬化最后阶段有部分氨以氨的形式析出，有一部分仍留在树脂中。
　　乌洛托品加入量不足，树脂硬化不完全，影响磨具的强度，硬度的耐水性。试验表明，磨具制造中，乌洛托品加入质量占树脂粉质量的6%~14%为好。
　　乌洛托品含量过高，过量的乌洛托品并不与树脂粉结合，而在硬化过程中分解挥发，使磨具的气孔增多，降低了磨具的强度和硬度。当然乌洛托品的加入量，还与树脂粉的性能、粒度、乌洛托品本身的纯度，粒度等因素有关。
一、树脂液的性质
　　液体酚醛树脂在常温下是一种淡黄色至深褐色的粘性液体，密度为l.16~1.20g/cm3，黏度（涂4号杯法）为60~200s，能溶于乙醇、丙酮及糠醛中，而且也能溶于乙醇或丙酮与水的混合物中，甚至在加热时也能溶于水中。
　　液体树脂（A期酚醛树脂）化学性质不甚稳定，在室温下停放，能缓慢进行缩聚反应，使树脂黏度逐渐增大，变成B期，甚至C期树脂，因此树脂液存放射一般不超过三个月，在受热时，缩聚反应进行甚为剧烈，表1反映了树脂液在各种温度下的变化情况。
　　为了缓慢树脂存放过程的进一步缩聚，可以采用冷藏的方法，把树脂液存放在0℃左右的环境下，使其黏度变化小，质量稳定。
表1 树脂液在各种温度下的变化情况
　　从表1中可以看出，在100℃以前，保温2h，树脂液仍具有流动性，但随温度的升高，黏度变大。在110~120℃保持2h，则失去流动性，变为弹性或脆性物．即前面说的B-期树脂。在130℃以上保持2h，则完全变为不溶不熔的坚硬团体，当加热温度在230℃以上时，树脂开始炭化，温度愈高；炭化程度愈甚，当温度达到500℃以上时，则完全烧毁。C-期酚醛树脂在碱（NaOH，Na₂CO₃)的作用下容易发生裂解作用（主要是亚甲基桥的断裂），而成为能溶解于水的低分子物质。
二、树脂液的性质对磨具机械性能的影响
（1）黏度的影响
　　树脂液的黏度不仅影响工艺性能，而且对磨具机械性能有一定的影响。树脂液在磨具制造中，根据其作用不同，可作为结合剂，也可以作为润湿剂。
　　粉状树脂磨具所用的树脂液是作为润湿剂用的，它的作用是润湿磨料和溶解树脂粉，一般采用的黏度杯法为40~200s。树脂液黏度过高或过低均影响磨具的强度和硬度。因为黏度过高，润湿性能差，料不易混均匀，容易出现漏粉现象，黏度过低，混合料可塑性差。
　　液体树脂磨具应采用黏度为100—500s(杯法)的树脂液作结合剂，才能使混制的成型料获得适宜的可塑性。黏度太低时成型料流动性大，可塑性差，容易粘模，制成的坯件机械强度较低。黏度太高成型料太硬甚至混不均匀、不利于摊料，影响磨具组织均匀性和机械强度。实践证明杯法黏度100~500s的树脂液质量较稳定，对磨具硬度的影响很小。

　　树脂液黏度的调整方法：在生产中，经常遇到树脂液的黏度不符合工艺上的规定，此时必须加以调整，使其达到符合要求的黏度。通常采用下列的方法来提高和降低黏度。提高黏度的方法：
a、加入一定量高黏度的树脂液；
b、在60~80℃下加热使其黏度提高；
c、在常温下存放若干时间。

　　降低黏度的方法：
a、加入黏度低的树脂液；
b、加入适量的溶剂、如酒精、糠醛等。
（2）游离酚含量的影响
　　树脂在缩聚反应中，由于反应时间短，黏度低，总有一部分苯酚未参与反应，而在干燥脱水时，苯酚的挥发性较差，较难蒸出，所以残留在树指中，称为游离酚。游离酚是一种腐蚀性物质，长期加热能使硬化后的树脂裂解，影响树指旁具的强度。
　　从曲线可看出，作为结合剂的树脂液游离酚质量分数在18％左右时，抗张强度最高。而作为润湿剂的树脂液的游离酚质量分数在30％左右时最高。这一方面是由于作为润湿剂的树脂液其加入量比作为结合剂的少，另一方面苯酚含量高对树脂粉溶解能力增加，有利于树脂与磨料的粘结。
（3）固体含量的影响
　　固体含量是指树脂液在180℃下缩聚硬化后的质量，一般用质量分数表示，它就是树脂液在制件中的最后产物。因而树脂液不论作为结合剂或润湿剂，最后产物均起结合剂作用，对磨料进行粘结。所以固体含量在不同程度上决定着磨具的硬度和强度。若固体含量低，则制成的磨具硬度和强度均有下降的趋势。因此生产中必须控制树脂液的固体含量。
（4）不同催化剂制成的树脂液的影响
　　以氨水作催化剂制成的树脂液粘结强度大，耐水性能好。以氢氧化钠作催化剂制成的树脂液其粘结强度和耐水性能较差。
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