涂附磨具用酚醛树脂研究进展附发展方向.docVIP

涂附磨具用酚醛树脂的研究进展及发展方向 ——姜广锋 邢介名 摘要：综述了涂附磨具用酚醛树脂的概况，重点结合涂附磨具性能的需要，从六个方面阐述了酚醛树脂的性能改进的方法和进展，并对涂附磨具用酚醛树脂的发展方向进行了推测。 关键词：涂附磨具 酚醛树脂 快固化 增韧 绿色环保 圣泉 前 言 涂附磨具发展历史悠久，早在13世纪，我们的祖先就已经用天然树脂将粉碎的贝壳粉附在羊皮上磨东西。而早期涂附磨具的制造，资料报道是在1721年，英国首先创立了世界上第一个经销涂附磨具产品的商业性企业（称作sandpaper）。在1760年，法国人用天然磨料粘到一张纸上做成了砂纸，1831年英国人用天然刚玉粘到一块布上，做出了砂布，这就有了砂纸和砂布。直至1891年，工业性生产的人造磨料―碳化硅诞生，1897年刚玉也生产出来，涂附磨具从此由天然磨料转化为人造磨料，获得了很大发展。20世纪随着机械工业、化学工业、电气化的发展，1904年第一条悬挂式干磨砂布砂纸生产线问世，1951年静电植砂和酚醛树脂开始应用，使涂附磨具从简单的手工操作跃进至机械化加工的行业，从而赋予涂附磨具新的生命力。在德国、美国、日本等工业发达国家，在磨具三大系列产品中，近年来涂附磨具已经跃居销售额的首位。　 我国是世界上最早发明砂纸的国家之一，但涂附磨具产业化较晚，长期以来，国内涂附磨具生产的产品几乎都是动物胶产品，生产工艺也基本上都使用平卧式生产，生产水平不高。直至二砂引进第一条砂布生产线及相关配套技术开始，中国的涂附磨具产业才算开始了新的纪元。但虽然经过几十年的发展，产品涵盖了大多数品种，但高档产品还有待于进一步开发。作为涂附磨具使用的酚醛树脂在国内的全面、快速发展，源于上世纪90年代末，也落后于发工业发达国家在该领域的研究，特别是应用领域的研究。 目前国内涂附磨具用的酚醛树脂大体分为三类：一类是以引进德国树脂为基础的消化吸收及再开发系列产品，如281系列的产品，主要应用于K51砂布；另一类是以韩国技术人员任职于我国的涂附磨具企业以及韩国国内的独资企业为主，以韩国涂附磨具制造技术为基础，与酚醛树脂生产厂共同开发而逐步推广的一个树脂系列。最后一类为自主开发系列：以科研院所及主体酚醛树脂企业为主力，根据客户需要开发的树脂系列。这三系列树脂各有特点和优势，可以简单总结为：德系树脂的特点为快固化、高效率；韩系树脂的特点为高浸润、高强度，但固化时间较长；自主开发树脂基于以客户使用为基础，兼有两种的特点，或者说优势互补。伴随着欧美国家及日本在中国建厂并进入涂附磨具行业，将会有更多形式的产品及理念引入的我们行业中。在加剧竞争的同时，也会对向高端发展提供动力。 1、涂附磨具用酚醛树脂研究进展 1.1概述 酚醛树脂是第一个人工合成的高分子化合物，最先有德国科学家Bayer在1872年通过苯酚和甲醛反应制的。而在1909年美国科学家Baekeland的酚醛胶粘剂的专利为酚醛树脂的工业化奠定了基础。在近一个多世纪以来的工业领域中，酚醛树脂一直是重要的胶粘剂品种之一。 作为涂附磨具用主体粘合剂，酚醛树脂具有一系列独有的优势： ①原材料价格便宜，生产制造工艺成熟，具有很高的性价比；②酚醛树脂中大量的苯环组织交联成体型网络结构，因此其刚性大，耐热性高；③极性大，粘结力强，酚醛树脂固化后坚硬耐磨、机械强度高，与磨料和基材有很强的粘结力；④耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌、耐老化；⑤与多种填料和胶乳混溶性良好，与磨料和基材的浸润性好；⑥热固性树脂，一般不需添加固化剂和促进剂，具有很好的可操作性。 酚醛树脂在涂附磨具生产中也有缺陷：固化温度高，周期长，固化后脆性大；颜色易变深，不能生产色洋鲜艳的磨具，并存在有害气体挥发，对人体和环境有一定的危害；另外涂附磨具用酚醛树脂为热固性树脂，储存周期短，需要冷藏。 为了克服酚醛树脂固有的缺陷，进一步提高酚醛树脂的性能、满足新技术发展的需要，科研人员对酚醛树脂进行了大量的研究，改进酚醛树腊的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。 1.2快固化型树脂 一般酚醛树脂的固化需要较高温度和较长时间，对涂附磨具的生产很不利，一方面加大了能源消耗，降低了生产效率，另一方面还影响产品质量。近年国内外对快速固化树脂的研究成果主要有以下几个方面： （1）酚醛树脂中羟甲基含量越高，固化速度越快。一般使用强碱催化剂会提高酚醛树脂中羟甲基含量，KOH比NAOH催化效果好；另外，通过工艺改进，如两步碱催化工艺，分批投料等方式也可以得到相同的效果。 （2）酚醛树脂分子结构中，对位空缺越多，酚醛树脂固化速度越快。二价金属离子催化剂能够通过定位效应提高酚醛树脂中的邻位比例，留下较多的对位，并且固化反应时，技术离子在树脂中能够自由行动，从而促进固化。一般最有效的为锰、铬、锌、钴，其次是