酚醛树脂的性质及其对磨具机械性能的影响

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1、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1.181.22g/cm3,软化点85110C,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90C以前基本上不起 反应,100120C时开始反应,但很缓慢,温度达到130C时反应剧烈进行,温 度达到150C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

2、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一点。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85C)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。

3、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。一般认为,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,250p m (100号筛)筛余物含量过多, 将导致磨具强度和硬度的下降。因而生产中一般控制250p m (100号筛)

4、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。是白色或淡黄色结品粉状物,无臭、味甜,对皮扶有刺激性 作用,加热至263C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

5、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(CH2 0)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 NHCH3)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

6、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。1、树脂液的性质液体酚醛树脂在常温下是一种淡黄色全深褐色的粘性液体,密度为1.161.20g/cm3,黏度(涂4号杯法)为60200s,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

7、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0C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序号温度C保温时间h加热后,冷却至19 C时的杯法黏度s119 (室温)2442402503602604802163590239061002381071102变为弹性体,微溶于内酮81202成坚硬物,在内酮中膨胀91302完全固化,在丙酮中不膨胀101402从表1中可以看出,在100C以前,保温2h,树脂液仍具有流动性,但 随温度的升高

8、,黏度变大。在110120C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130C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230C以上时,树脂开始炭化,温度愈高;炭化程度愈甚, 当温度达到500C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。2、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

9、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40200s。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100500s(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100500s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

10、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:4、加入一定量高黏度的树脂液;b、在6080C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:4、加入黏度低的树脂液;卜加入适量的溶剂、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

11、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180C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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