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1、酚醛树脂在砂轮行业的应用 济南圣泉集团酚醛树脂研究所 姜广锋,题 目,关键词,酚醛树脂 砂轮,第一部分：酚醛树脂介绍 1、酚醛树脂的特点、分类以及应用领域 2、酚醛树脂的原料、合成反应及固化 3、酚醛树脂改进及发展方向 第二部分： 酚醛树脂在砂轮方面的应用情况 1、砂轮简介 2、砂轮用酚醛树脂简介 第三部分：如何正确的选择使用酚醛树脂 第四部分：砂轮用酚醛树脂分类介绍,第一部分,酚醛树脂介绍,酚醛树脂的历史,19051907年，酚醛树脂创始人美国科学家巴克兰（Baekeland）对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，于1909年提出了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，实现了酚醛树脂的实用化。后
2、来将此年定为酚醛树脂元年（或合成高分子元年）。,认识酚醛树脂,酚醛树脂的特点,原料价格便宜，生产工艺简单而成熟，成型加工容易； 粘结强度高，能与各种有机和无机填料相容粘合的； 耐热、耐燃，可自灭，电绝缘性能好，但耐电弧性差； 化学稳定性好，耐酸性强，但不耐碱； 具有低烟低毒的优势。适用于公共运输和安全要求非常严格的领域； 需要热处理，提高固化树脂的玻璃化温度，进一步改善树脂的各项性能。,酚醛树脂的分类,高邻位酚醛树脂,在弱酸条件下，(PH=4-6),过量的苯酚和甲醛在二价金属盐的催化下，通过二价金属盐和苯酚、甲醛的螯合作用反应生成的高邻位树脂。其中二价金属盐有，Zn、Mg、Cd、Cu、Co、N
3、i，最好是醋酸盐。,特殊类型的酚醛树脂,Xylok 树脂,开环聚合酚醛树脂（聚苯并噁嗪树脂）,改性的酚醛树脂,环氧树脂 稀丙基、氰酸基化合物 木质素 丹宁酸 桐油 腰果壳油 三聚氰胺 尿素 PVA,PVB 间苯二酚 等等,摩擦材料 耐火材料 树脂覆膜砂 磨料磨具 电木粉 电工电子及层压制品 绝缘保温 工业过滤产品 航空航天,酚醛树脂的应用领域,各应用领域的分布情况（2007）,酚醛树脂的合成原料,催化剂,固化剂及固化促进剂,酚醛树脂合成反应,酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应：,酚醛树脂的缩合及缩聚反应,缩合及缩聚反应，随反应条件的不同，可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间，
4、也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间：,酚醛树脂的固化,酚醛树脂的固化就是使其转变为网状结构的过程，表现出凝胶化和完全固化的两个阶段，这一转变不仅是化学过程，也是一个很重要物理过程。 酚醛树脂只有在固化形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的性能，包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。,热塑性酚醛树脂的固化,热塑性树脂交联固化，最常用的固化剂是六亚甲基四胺(乌洛托品)，其他还可用多聚甲醛、热固性酚醛树脂等。,热固性树脂的固化,热固性酚醛树脂可以在加热条件下固化，也可以在酸性条件下固化。在低于170时，主要是酚核上的羟甲基与其他酚核上的邻位或对位的活泼氢反应，失去一分子水，生成次甲基
5、键。但在低于160 时羟甲基间容易出现缩合反应，生产醚键。高于160 ，醚键断裂，生成次甲基键，并释放甲醛。,酚醛树脂的改进,为什么改进？ 酚醛树脂的缺点： 1、结构中的酚羟基和亚甲基易氧化，耐热性和耐氧化性受到影响，同时由于酚羟基容易吸水，从而影响制品的耐候性和耐碱性； 2、固化过程中常伴以低分子化合物放出，成型中需高温、高压，产品脆性大，气孔率高。 3、固化后颜色易变深，不能生产色洋鲜艳的制品 4、固化过程中存在有害气体挥发，对人体和环境有一定的危害。,改进酚醛树脂耐热性,一般酚醛树脂在200以下能够长期稳定使用，但超过200，便发生氧化反应，从340-360起进入热分解阶段，并随着温度的
6、升高，到600900，逐渐发生碳化，产生并释放CO、CO2、H2O和苯酚等物质。 改进酚醛耐热性的方法，包括物理和化学的方法： 物理方法：通过和耐热性好的树脂，如聚砜、聚苯醚、马来酰亚胺等共混，并通过原位共混反应形成互穿聚合物网络结构，从而提高了树脂的耐热性。 化学改性方法：主要就是引入其他能参与酚醛合成反应的组分，通过酚羟基醚化、酯化、重金属螯合，并严格控制固化条件，使酚醛树脂稳定性提高，刚性增加，从而提高其耐热性。主要有胺改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂，有机硅改性酚醛树脂以及钼酸改性酚醛树脂等。,改进酚醛树脂韧性,酚醛树脂固化后，由于芳核间主要是亚甲基连接，这种结构造成树脂密度过大、空间位阻
7、大、链接旋转自由度小，致使其脆性大，硬度高，韧性差。 改进酚醛树脂韧性的途径主要有： 1、橡胶改性。一般方法为物理共混，并在酚醛固化反应时发生接枝反应，形成分散的“海岛”结构； 2、其他合成树脂改性，如聚乙烯醇缩丁醛，环氧树脂，聚氨酯，聚砜，聚乙烯醇等； 3、天然植物油改性。一般包括桐油、腰果壳油、亚麻油、松香等，通过和酚醛树脂的交联反应，降低树脂的交联密度，增加酚醛树脂的韧性。,浅色固化酚醛树脂,酚醛树脂结构中，由于存在较容易被氧化的酚羟基，从合成到固化，始终伴随着氧化等副反应，由此形成醌类物质，以致使树脂颜色易发生变化，应用范围收到限制。 一般浅色酚醛树脂的措施包括： 1、在整个生产工艺过
8、程中使用惰性气体保护，避免树脂被氧化； 2、加入添加剂保护或阻碍树脂被氧化； 3、通过改性，加入改性物与树脂中的酚羟基先反应，避免下一步被氧化； 4、前面措施的自由组合。,绿色环保方面的改进,在酚醛树脂的生产过程中，会产生大量的污染物，包括气体的挥发，固体废弃物，而且还有大量的含酚废水。据统计，每生产1吨热固性树脂，就要产生600kg左右的废水。如果不经治理，这些污染物必然会给环境造成很大的污染。 1、采用固体的多聚甲醛取代37%的甲醛，减少废水产量； 2、设备升级，清洁化生产，减少气固液污染排放物； 3、废水综合利用，将废水的排放降到最低； 4、应用含酚废水污水治理新技术，并达标排放， 5、
9、生产水溶性树脂，减少使用过程中有机溶剂的污染。,酚醛树脂的发展,1、将现通用产品升级为环境友好型产品。 2、低温快固化型树脂。 3、树脂的改性。酚醛合成原料不会只限于传统的苯酚甲醛，而会采用另外一些有双官能度的活泼化合物进行聚合反应，达到耐热、高韧、高强的目的，充分发挥高分子材料的性能，达到全面改性的效果。,第二部分,酚醛树脂在砂轮方面的应用,砂轮简介,概念：用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大。 砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂
10、、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。,酚醛树脂与砂轮的历史渊源,1909年，美国科学家巴克兰（Baekeland）申请了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，实现了酚醛树脂的实用化，并在1910年成立了贝克莱化学公司，专业生产酚醛树脂。 1916年，酚醛树脂应用到砂轮工业化生产中，但由于当时增强基村的缺乏，生产的砂轮都属于低速砂轮，即工作速度不大于30m/s。美国的欧文思科宁开发了可用以纺织的玻璃纤维增强基材，并实现了工业化生产。由于玻璃纤维具有的良好抗张强度，以及酚醛树脂的良好亲和性，致使玻璃纤维被引人树脂砂轮作为增强基材。至20世纪40年代，确立了高速树脂砂轮的三大基本原料，即磨料、粘结剂
11、和增强基材。,砂轮用酚醛树脂要求,1、对磨料有良好的浸润性 2、结合强度高 3、提供适合的砂轮硬度 4、耐热性能 （酚醛树脂在空气中约280开始热分解，而经过改性，其耐热性能得到提高。） 5、加工效率和精度 6、性价比高,砂轮用酚醛树脂分类及主要作用,砂轮用酚醛树脂的主要指标,酚醛树脂分子量,由于酚醛树脂在反应中的机理非常复杂，最终生成各种分子量的树脂分子的混合物。一般使用凝胶色谱法（GPC）来检测酚醛树脂的分子量，通过检测我们获得了酚醛树脂的数均分子量Mn、重均分子量Mw 。 通过大量的研究工作，对酚醛树脂来讲，MW是最具有意义，最能衡量酚醛树脂性能的。,热塑性酚醛树脂分子量MW,从右到左依
12、次是：红色为苯酚、 二聚体、三聚体、四聚体、五聚体-。,热固性酚醛树脂的分子量MW,从右到左依次是：红色为苯酚、一羟甲基酚、二羟甲基酚、三羟甲基酚 ；二聚体、三聚体、四聚体、大分子物质。,磨料磨具用酚醛树脂国家标准,起草单位和起草人,主要技术内容,第三部分,如何正确的选择使用酚醛树脂,选择合适的液体酚醛,根据季节变化，选择合适的粘度,（原则上：若环境稳定，粘度不进行调整）,选择合适的流动度,选择合适的六次含量,六次含量对砂轮强度的影响,六次含量对砂轮硬度的影响,选择合适的软化点,季节变化对软化点的要求,改性酚醛树脂的选择,浸渍网格布树脂,第四部分,砂轮用酚醛树脂分类介绍,切割砂轮树脂介绍,搭配
13、液体树脂PF-2550，PF-2501，PF-2508，PF-2557等，粘度大小可根据客户要求调整。,超薄砂轮树脂介绍,搭配液体树脂PF-2508,PF-2508-1，PF-2557-2。粘度可根据客户要求进行调整。,钹型砂轮树脂介绍,搭配液体树脂PF-2550，PF-2501，PF-2508，PF-2557等，粘度可根据客户要求调整。,重负荷树脂砂轮树脂,重负荷树脂砂轮一般分为热压和冷压工艺，冷压工艺搭配液体PF-2550，PF-2557，EXP0188;热压工艺不适用液体树脂。,超硬树脂砂轮树脂,超硬树脂砂轮一般为热压工艺，适用液体糠醛、糠醇、二丁酯，蒽油，甲酚等液体作为润湿剂。,砂轮网布，网盖树脂,砂轮网格布、网盖树脂可以通用，一般为热塑和热固树脂并添加固化剂和部分填料混合而成。,液体树脂性能特点介绍一,适合干磨一类的树脂润湿剂，特点：对磨料的浸润能力强，粘结强度高。,液体树脂性能特点介绍二,适合干、湿磨，特点：对磨料的浸润速度快，提高混料速度，粘结强度高。,液体树脂性能特点介绍三,无碱类砂轮润湿剂，特别适合湿磨，同时也可用于干磨。特点：对磨料浸润性差，最好经过困料，可以大大提高树脂砂轮的抗衰退性。,山东圣泉化工股份有限公司Shengquan Chemical,欢迎各位领导光临圣泉 请多提宝贵意见 让我们携手共发展! 谢谢!,
