酚醛樹脂膠黏劑改性的研究

隋月梅

（黑龍江省科學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001）

酚醛樹脂膠黏劑是木材加工中使用的主要膠黏劑之一，具有膠合強(qiáng)度高,耐水、耐熱、耐磨及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)[1]。如果現(xiàn)有的高溫長時(shí)間固化條件能夠改善，即能夠合成一種毒性低、固化速度快的新型酚醛樹脂膠黏劑，并且能夠用于實(shí)際的生產(chǎn)[2]。提高酚醛樹脂膠黏劑的固化速度，合成性能優(yōu)良的新型酚醛樹脂膠黏劑無疑會使酚醛樹脂膠黏劑的應(yīng)用得到極大的拓展。對于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率具有重要意義。改性后還在軍工防護(hù)材料、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域得到前所未有的應(yīng)用[3]。因此，具有優(yōu)良性能的酚醛樹脂膠黏劑會越來越成為研究的焦點(diǎn)[4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

主要藥品有鋅酚醛樹脂(ZPF)，鎂酚醛樹脂(MPF)，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，丁腈橡膠，以及其他助劑和固化劑；主要用到的溶劑有：乙酸乙酯、甲苯、丙酮、乙醇。

1.2 測試酚醛樹脂的溶解性

表1 酚醛樹脂的溶解性Table 1 The solubilityofphenolic resin

通過表1可以看出，PF2由于不溶于本實(shí)驗(yàn)所用溶劑，故不可用作本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)藥品。本項(xiàng)目采用PF1為基本材料。

1.3 確定助劑用量對酚醛樹脂膠粘劑固化速度的影響

表2 助劑用量對固化速度的影響1Table 2 The effect(A)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

將1#和2#樣品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min觀察一次，發(fā)現(xiàn)1#樣品的速度略快于2#。

由此可以表明，在固化溫度以及其他固化條件不變的情況下，催化劑A和偶聯(lián)劑A的用量在較高時(shí)，酚醛樹脂的固化速度較快。

表3 助劑用量對固化速度的影響2Table 3 The effect(B)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

將1#～3#樣品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min觀察一次，3#樣品的固化速度最快，其次是2#樣品，1#樣品固化速度最慢。

由此可以表明，加入催化劑A、偶聯(lián)劑A、聚乙烯醇縮丁醛(PVB),可以提高酚醛樹脂的固化速度。

表4 助劑用量對固化速度的影響3Table 4 The effect(C)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

將1#～4#樣品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min觀察一次，發(fā)現(xiàn)3#樣品的固化速度最快，其次是2#樣品，1#樣品的固化速度是最慢的。

由此可以表明，當(dāng)固化溫度及其它固化條件不變的情況下，鎂酚醛樹脂(MPF):聚乙烯醇縮丁醛(PVB) =1:1時(shí)，酚醛樹脂固化速度最快。

1.4 篩選符合實(shí)驗(yàn)要求的固化劑

表5 選取符合實(shí)驗(yàn)要求的固化劑1Table 5 The selection ofcuringagent(A)which can meet the requirement ofexperiment

將1#～5#樣品放入烘箱中，150℃固化5min，固化速度由快到慢依次為2#，5#，4#，3#，1#。繼續(xù)在150℃加熱固化，在到達(dá)9min，5#、2#樣品基本完全固化。

重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)一次，發(fā)現(xiàn)5#樣品的固化時(shí)間有所增加，略慢于4#樣品。

造成這種情況的可能原因是所添加的固化劑B1溶解得不充分，即可能是固化劑B1的溶解度不足以使其全部溶解。

由于可能出現(xiàn)的固化劑溶解不完全的情況，所以在下一步選取符合實(shí)驗(yàn)條件的固化劑的過程中，將添加固化劑的量由原來的0.5%減少到0.1%。

表6 選取符合實(shí)驗(yàn)要求的固化劑2Table 6 The selection ofcuringagent(B)which can meet the requirement of experiment

將1#～7#樣品放入烘箱中，150℃固化5min，觀察一次，繼續(xù)在150℃固化到10min停止。其中5#、6#、7#樣品的固化速度比其他幾個樣品快(6#＞7#＞5#),其它幾個樣品的固化速度相差不大。

重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)一次，得到的結(jié)果相同。

表7 選取符合實(shí)驗(yàn)要求的固化劑3Table 7 The selection ofcuringagent(C)which can meet the requirement ofexperiment

將1#～7#樣品放入烘箱中，150℃固化5min，觀察一次，繼續(xù)在150℃固化到10min停止。固化速度由快到慢依次為6#＞7#＞5#＞1#＞4#＞3#＞2#。

重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)一次，得到的結(jié)果大致相同。

由此可以表明固化劑A,固化劑B1,固化劑B均比較符合本實(shí)驗(yàn)的要求。但固化劑A和固化劑B1在整個體系中的溶解度并不理想，所以固化劑B是最佳的選擇。

1.5 酚醛樹脂膠黏劑的性能檢測

1.5.1 酚醛樹脂膠黏劑固體含量的測定

對于酚醛樹脂膠黏劑的固體含量的測定，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14074.5-93進(jìn)行測試。120℃時(shí)將酚醛樹脂膠黏劑在真空烘箱內(nèi)干燥2h，比較烘干前后質(zhì)量變化，固體含量按R=(m2/m1)·100%計(jì)算，式中m1、m2分別代表干燥前后的酚醛樹脂膠黏劑質(zhì)量。本文固體含量均為50%。

1.5.2 酚醛樹脂膠黏劑固化時(shí)間的測定

酚醛樹脂膠黏劑的固化時(shí)間參照GB/ T14074.12-1993膠黏劑檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（適用于醇溶性酚醛樹脂聚合時(shí)間的測定），稱取1.2 g（精確至0.1 g）酚醛樹脂，使其均勻分布在預(yù)先加熱到（150±1）℃的鐵板中心圓槽內(nèi)，開始記時(shí)，同時(shí)用細(xì)玻璃棒不斷攪拌，樹脂逐漸變稠。用玻璃棒向上拉絲，直至拉不成絲時(shí)，立即停止記時(shí)，記錄的時(shí)間即為樹脂的聚合時(shí)間，用s為單位表示。本實(shí)驗(yàn)采用的方法為，取2g左右樣品，放入預(yù)先已升溫到150℃的烘箱中，以5min為一個標(biāo)準(zhǔn)，5min如果仍未完全固化，每隔1min觀察一次，直至其完全固化為止，以min為單位表示。

1.5.3 酚醛樹脂膠黏劑強(qiáng)度的測定

將鋼片按和砂紙成45°角方向水平沿同一方向打磨，共打磨12對鋼片，將配置好的1#、2#、3#樣品各取少量涂在鋼片上，每個樣品涂4對鋼片。把涂好的鋼片放入烘箱中，先在75℃下烘干15min，目的是烘干配置好的酚醛樹脂膠黏劑中的溶劑，然后將烘箱調(diào)至180℃，將烘干溶劑后的鋼片加壓，放入烘箱中，在180℃下固化15min。表8表明1#膠黏劑常溫和250℃的粘接強(qiáng)度高于其他兩種。該體系具有較快的固化速度和粘接強(qiáng)度。

表8 測定膠黏劑強(qiáng)度的樣品Table 8 The bondingstrength ofadhesive samples

采用instron:4467電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)在測試速度為15mm/min，測試溫度為常溫的條件下對樣品進(jìn)行拉伸剪切強(qiáng)度測試；采用instron：4505電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)在測試速度為15mm/min，測試溫度為250℃的條件下對樣品的拉伸剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試。

2 小 結(jié)

為了探討酚醛樹脂膠黏劑在添加合適的固化劑后對其的固化時(shí)間、固化溫度、拉伸剪切強(qiáng)度等性能的影響。本文比較分析了在不同條件下，添加不同種類、不同比例固化劑對酚醛樹脂膠黏劑固化及性能的影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析可知，在酚醛樹脂膠黏劑中添加固化劑的種類和用量對其固化有著很大影響。在本文所研究的固化體系中，由于添加了固化劑及其他一些助劑,所以是酚醛樹脂膠黏劑的固化時(shí)間及固化溫度均有所下降。

[1]趙臨五,王春鵬.低溫快速固化酚醛樹脂膠黏劑的研制及應(yīng)用[J].林產(chǎn)工業(yè),2000(4):17～21.

[2]艾軍,濮安彬,李曉平,等.刨花板用快速固化酚醛樹脂膠的研究[J].木材工業(yè),1997,11(1):15～17.

[3]范儆,梁國正.酚醛樹脂共聚改性[J].材料導(dǎo)報(bào),1998,12(5):57～60.

[4]柳海蘭,張南哲.木材工業(yè)用酚醛樹脂膠黏劑的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,32(2):118～121.