鑄造用C02硬化堿性酚醛樹脂粘結劑的研究進展(一)
1、堿性酚醛樹脂的合成
酚醛樹脂是由苯環、酚羥基(或酚羥基負離 子)、羥甲基(鄰位或對位)、亞甲基橋(或少量亞甲基醚橋)組成的一種聚合物。一般由苯酚和甲醛在堿性催化劑的作用下,經縮合反應得到。 這一聚合反應分兩步進行,首先苯酚和甲醛進行 加成反應及苯酚羥甲基化;然后,羥甲基化的苯 酚進行脫水縮合,隨著脫水反應程度的加深,樹 脂的相對分子質量逐漸增大[s】。通常情況下,在較高pH值、溫度60℃左右,主要發生的是加成反 應。實際加成反應中鄰位羥甲基較對位羥甲基生 成速率要大得多。在縮聚反應中,對羥甲基酚 較鄰羥甲基酚活潑,因此對位的羥甲基易進行反 應,使酚醛樹脂分子中主要留下鄰位的羥甲基。
在甲階酚醛樹脂的合成過程中,一般甲醛 的用量比苯酚大,對于CO:硬化的酚醛樹脂,甲 醛與苯酚的摩爾比為1.6~2.5。保持足夠的甲醛 用量可以提高甲階酚醛樹脂中的羥甲基含量,但 用量太大反而使羥甲基含量下降,同時還會使游 離甲醛的含量升高。使用的堿性催化劑可以是 Na2C03、KOH、NaOH、氨水等。
CO:硬化堿性酚醛樹脂粘結劑系統是化工合 成酚醛樹脂后添加特定交聯劑的一種環保型鑄造用粘結劑。經過長期、大量的實驗研究,已經得 到比較優化的樹脂合成工藝和配方。特別是通過 對樹脂改性察配方的改進,粘結劑酶性能有了較 大的提高,從而使粘結劑有了更為廣闊的應用前 景。樹脂合成比較完善的工藝為堿性法分段升 濕漬定合成工藝。此工藝選擇分段升溫,甲醛滴 定,將交聯劑放在樹脂合成以后加入,使苯酚與 甲醛反應更加充分,這樣可以大大提高原料的利 耀率,并且使穗脂的性能扁時達到*好。
另外,國內外一些研究人員也對甲基酚醛樹 脂粘結劑的合成工藝進行了一些新的嘗試,也得 到了不錯的結果。黎鋼等吲通過實驗對比,發現 采用兩步堿催化法合成工藝制備的水溶性酚醛樹 脂,可以有效地提高甲階酚醛的羥甲基化程度,加速酚醛的縮聚反應,從而縮短酚醛樹脂膠粘的固化時間和降低固化溫度。另外,先在2.5~3.0 鵑高摩爾比下反應到一定程度,然后再添加苯酚使甲醛與苯酚的摩爾比降至1.8~2.0,這樣合成的 酚醛樹脂膠粘劑不但游離醛含量低,而且固化也 迅速。桂敏娟等結合生產實際,分析了影響 酚醛樹脂結合劑黏度的幾個因素,從而很好地控 制了粘結劑的黏度,使之更加適合生產使用。
2、堿性酚醛樹脂的改性
為了克服酚醛樹脂固有的缺陷,進一步提高酚醛樹脂的性能,滿足高新技術發展的需要,人們對酚醛樹脂進行了大量的研究。改進酚醛樹脂的韌性、提高力學性能和耐熱性能、改善工藝性能成為研究的重點。今年來國內相繼開發出一系列新型酚醛樹脂,用合成樹脂改性酚醛樹脂是其重要途徑。通過改進樹脂結構,增加樹脂中活性基團含 量來提高和改善粘結性;或利用其它化合物合成 具有特殊結構和組成的樹脂,也是改藩其粘結性 的有效方法。常用的改性方法是利用苯酚的~系 列衍生物與甲醛反應。