1、酚醛樹脂介紹
 

　　酚醛樹脂已經有近百年的使用史。由于酚醛樹脂原料易得，價格低廉，生產工藝和設備簡單，而且制品具有優異的機械性能，耐熱性、耐寒性、電絕性、尺寸穩定性、成型加工型、阻燃性及低煙霧性。因此其成為工業部門不可缺少的材料，被廣泛應用于固結磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及電木粉、煙花爆竹、鑄造等各個領域。
 

　　酚醛樹脂是以酚類化合物、醛類化合物作原料，在催化劑作用下縮聚而成的高分子化合物，其中以苯酚和甲醛縮聚的酚醛樹脂最為重要。
 

　　酚醛樹脂大體分為熱固性和熱塑性兩大類。熱固性樹脂是由苯酚在堿性條件下與過量的甲醛發生反應合成；熱塑性樹脂是苯酚在酸性條件下與少量的甲醛反應合成。影響酚醛樹脂合成和決定樹脂性能的因素有：原料化學結構和單體官能度，酚醛摩爾比，催化劑的性質和反應介質的PH值。
 

　　熱固性樹脂具有活性官能團，在加熱和酸的作用下都會固化。這種自動反應確切解釋了熱固性樹脂在儲存過程中，粘度升高，凝膠速度加快的原因。由于自動反應是熱固性樹脂內在的本性，溫度平均每升高10℃反應速度就會加倍。所以熱固性樹脂必須儲存在低溫條件下，才能盡量延長其保存期。熱塑性樹脂需要加入固化劑才能交聯。對于熱塑性樹脂來說最常用的固化劑就是六次甲基四胺（俗稱烏洛托品），已經交聯固化的樹脂含部分氮，氮來源于烏洛托品。
 

　　酚醛樹脂從A階段向B階段和C階段轉化后形成三維網狀結構成為固化。線性樹脂和甲階分子量小的樹脂都能溶熔，因此稱此時的樹脂為A階段樹脂。當樹脂硬化后，就到凝膠階段即B階段。這個階段樹脂腫脹氮仍可以被溶劑溶解，這就到了C階段。
 

　　隨著工業的發展，對高性能材料提出了更高的要求，如較高的分解溫度，較好的耐磨性能，足夠的韌性和強度等。由于酚醛樹脂在結構上存在弱點：酚羥基和亞基易氧化，因此耐熱性受到影響。
 

　　普通酚醛樹脂在200℃以下能夠長期穩定使用，但超過200℃便明顯發生變化。從300℃-360℃起進入熱分解階段，到600℃-900℃釋放CO、C02、H2O、苯酚等物質。而且普通酚醛樹脂固化時釋放水分子，脆性大，韌性差，限制了其在高性能材料方面的發展。因此，需要對酚醛樹脂進行改進，提高其韌性和耐熱性。
 

　　改進酚醛樹脂的途徑主要有：
 

　　1）在酚醛樹脂中加入外增韌物質，如天然橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠及熱塑性樹脂等。
 

　　2） 在酚醛樹脂中加入內增韌物質，如使酚羥基醚化，在酚核間引入長的亞甲基鏈及其他柔性基團等。
 

　　3） 用玻璃纖維、玻璃布及石棉等增強材料來改善脆性。
 

　　其他改進的方法還有：將酚醛樹脂的酚羥基醚化，酯化、重金屬螯合，或者增加固化劑加入量，嚴格成型條件或后固化條件，或者導入亞胺環或三嗪環等剛性結構。這些方法雖然提高了樹脂的耐熱性，但韌性卻下降了。因此，目前很難同時既提高了樹脂的韌性又改進其耐熱性。
 

　　2、酚醛樹脂在樹脂砂輪中的應用
 

　　樹脂砂輪使用的結合劑主要是酚醛樹脂，其作用是把松散的磨料固結起來，形成具有一定形狀，一定硬度和強度，并且有一定磨削性能的工具。粉狀分選樹脂和液體酚醛樹脂都是作為砂輪結合劑的，但其作用不同。
 

　　液體酚醛樹脂是磨料濕潤劑，而粉狀酚醛樹脂是主結合劑。
 

　　粉狀酚醛樹脂在常溫下是白色或淡黃色的半透明固體粉末。易吸潮，溶入酒精、丙酮等有機溶劑，比重為1.18~1.22,軟化點95℃~115℃，游離酚含量為0.5%~3.5%.液體酚醛樹脂外觀為棕紅色粘稠狀，在加熱條件下能直接發生縮合反應成為不溶解不熔融的固體。樹脂液的粘度為300~2500mPa.s（厘泊）/25℃（旋轉粘度法），固體含量65~80%,游離酚含量≤18%.在砂輪中總的樹脂加入量范圍在15~36%.
 

　　樹脂磨具除結合劑，還需要加入填料。填料可以改變結合劑的性質，提高砂輪性能，同時降低成本。常用的填料有半水石膏粉、細粒度的剛玉或碳化硅粉、冰晶石、黃鐵礦、硫化鐵等。著色劑一般為鐵紅粉和碳黑等。
 

　　樹脂砂輪的生產工藝主要有冷壓工藝和熱壓工藝兩種：
 

　　冷壓工藝最基本的混料原則是：先用樹脂液把磨料浸潤涂附，再加入樹脂粉，添加劑和其他材料。樹脂液將磨料表面浸潤，形成了一個薄的樹脂膜，這樣當這種表面被浸潤的磨料與樹脂粉、填充料混合時，粉狀物質就會有效的粘結在已浸潤樹脂的磨料表面。通常粉液的重量比為1.8∶1~3.5∶1.
 

　　高密度熱壓砂輪的生產技術要求很高，其混料要求與冷壓工藝不同。一般采用干混法，或者用小于磨料重量1%的糠醛做潤濕劑潤濕磨料，再與樹脂粉混合均勻，樹脂粉一般選用流動度在15~20mm,甚至更小，不能使用液體酚醛樹脂和流動度大的粉狀樹脂。（未完待續）（文/王扎根  磨料磨具高級工程師  珠海邦瑞合成材料有限公司）