百葉片用網布基體性能研究

陳琳 董光

摘 要：百葉片稱為強力彈性磨盤，是涂附磨具轉換制品中的一個品種，企業中生產百葉片過程中多采用的網布基體（網蓋）以玻璃纖維布為主要材料，經過酚醛樹脂浸漬之后烘干、疊層、裁剪、燒結成型而制成的玻璃纖維網蓋，在產品生產過程中會出現兩種產品失效模式，基體爆蓋和基體分層。本文旨在如何解決這些工藝問題，可以通過對酚醛樹脂膠液配方的改進穩定網布的生產工藝，提高產品性能。

關鍵詞：百葉片;酚醛樹脂;產品性能

1 酚醛樹脂膠液

（1）酚醛樹脂概述。酚醛樹脂[1]是世界上最早實現工業化的合成樹脂，迄今已有近百年的歷史，產品涉及木材粘接、模塑料、摩擦材料、絕緣制品、涂料、油墨、鑄造等領域。由于酚醛樹脂具有優異的耐腐蝕性、機械性、電絕緣性、成型加工性、阻燃性、尺寸穩定性及低毒霧性、價格低，針對其生產工藝和設備方面的要求比較簡單，因此在各個工業領域中都發揮著特別重要的作用，是不可缺少的高分子材料。但酚醛樹脂結構中存在易氧化的酚羥基和亞甲基，當使用溫度超過200℃時，會出現嚴重的熱分解現象。另外，由于亞甲基相連的剛性芳環的緊密堆砌，使酚醛樹脂基體較脆，而且熱固化時由于水分蒸發出現的微孔進一步降低了其拉伸強度和韌性限制了樹脂結合劑百葉片的使用，因此，制備高性能的酚醛樹脂非常必要。

（2）水溶性酚醛樹脂。水溶性酚醛樹脂的制備過程簡單，易于操作，使用水溶性酚醛樹脂作為摩擦材料黏接劑，水溶性酚醛樹脂的最大特點就是以水代替大量的有機溶劑，簡化了生產工藝，可減少或消除溶劑的污染與浪費，有利于環境保護，并且可降低生產成本[2]。在制備摩擦材料時，可以現配現用，安全環保。

（3）熱固性酚醛樹脂。熱固性酚醛樹脂自身的體積密度比較大，其浸潤能力特別強，氣孔率低，所以其優點突出，具備穩定的尺寸，并且在耐熱、阻燃、防腐蝕、電絕緣方面具備良好的性能，易于保存且保存時間較長，熱固性酚醛樹脂在15℃～20℃下可保持三個月，在各領域得到廣泛的應用。

1）熱固性酚醛樹脂的合成。在堿性物質（NH4OH、NaOH或NaCO3等）的催化下，采用甲醛與苯酚的摩爾比大于1，反應生成熱固性酚醛樹脂、其反應過程如下：催化劑采用堿性的物質使其反應介質的pH大于7，苯酚和甲醛發生第一次加成反應后得到的反應物是一羥甲基苯酚。因為在室溫環境下，酚醇存在于堿性環境中是相對穩定的，苯酚上的氫和一羥甲基苯酚中的羥甲基發生反應的速度比甲醛與苯酚的鄰位和對位上的氫的速度小，所以一羥甲基苯酚進一步縮聚的可能性較低，因此只能發生反應生成二羥甲基苯酚和三羥甲基苯酚[3]。2）熱固性酚醛樹脂的固化。熱固性酚醛樹脂只需要在加熱條件下，酚輕基之間發生縮合固化反應，可以不需要添加固化劑。當其在酸性介質中或者是加熱狀態下，促使甲階樹脂可以逐漸轉變為乙階樹脂，然后進一步變為丙階結構（其狀態是不溶不熔）。在經過甲階樹脂逐漸轉變為丙階樹脂的固化過程是甲基和苯環上的氫發生縮聚反應生成亞甲基鍵和副產物水的反應來完成的。

（4）玻璃纖維增強樹脂基復合材料。玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料。成分為二氧化硅和多種金屬氧化物。玻璃纖維的優點包括具有較高的拉伸強度，沖擊強度和彈性系數高;耐熱性和燒蝕性能好;尺寸穩定性佳;價格便宜等。玻璃纖維屬于近現代紡織品，具有一般纖維不具備的各種優勢，在高科技或特殊領域有著非常廣泛的應用，發展速度也遠遠超過了一般的纖維。目前玻璃纖維在增強聚丙烯、橡膠、酚醛樹脂、聚酯、各類建筑建材等體系中均發揮著重要作用[4]。

目前較多采用玻璃纖維增強的熱固性樹脂主要包括酚醛樹脂、環氧樹脂不飽和聚酯等。玻璃纖維能夠大幅改善酚醛樹脂的機械性能，在多行業的應用都非常廣泛。

2 百葉片網布基本生產流程

3 實驗部分

（1）材料準備。PF2550酚醛樹脂膠液，PF4401酚醛樹脂透明片狀，“黑膠”液體，“黃膠”液體，無水乙醇，FDT-1504石油產品密度測定儀，玻璃浮計，GSP醫藥專用箱。

（2）酚醛樹脂膠液的制備。酚醛樹脂膠液的配制：PF2550酚醛樹脂膠液200 kg（水溶性酚醛樹脂，pH弱堿，用于原材穩定可控），PF4401酚醛樹脂透明片狀175 kg（熱固性酚醛樹脂，原材料穩定可控），“黑膠”液體360 kg（乙醇溶解邊角料燒結后的樹脂），“黃膠”液體360 kg（乙醇溶解邊角料燒結后的樹脂），通過對酚醛樹脂膠液配方的改進能穩定及提高網布的生產工藝。

（3）性能測試。1）針對黑膠”液體測試：收集8～10批次自制的黑膠液，從樹圖中四個維度指標來記錄數據，數據中包括溫度/膠液溫度/固含量/pH/密度/粘度。2）同理，針對“黃膠”液體測試：收集8～10批次另采購的黃膠液，從樹圖中四個維度指標來記錄數據，數據中包括溫度/膠液溫度/固含量/pH/密度/粘度。3）針對混合后的樹脂膠液測試，收集10～20批次的混合后的膠液，記錄溫度/膠液溫度/固含量/pH/密度/粘度。4）通過測試對比之后發現原材料穩定可控，采用溫度-粘度-密度實驗方案，考察膠液隨著溫度-粘度變化趨勢，調節方法是加膠或乙醇使每批次的膠密度/粘度穩定，加氨水調pH值。

（4）結果與討論。實驗從12℃開始做起，一直做到40℃。每隔5℃左右測試一次。低溫時利用醫藥專用箱降低溫度進行測試，超過20℃時采用密度測定儀進行測試，測試的結果總結如下：1）縱向進行分析，從同一種膠的方向看，隨著溫度的升高密度逐漸降低。2）從橫向看，三種膠中混合膠的密度最大，其次是黑膠，密度最小的是黃膠。3）從結果上來看，溫度從10℃至40℃，橫跨30℃，三種膠密度變化。

溫度設定23℃，黑膠的量為350 mL，向黑膠中逐步加入酒精的量，每次加入量為10 mL，測試酒精對黑膠的影響程度，從測試發現酒精對密度影響比較大。

4 結論

百葉片的網布基體受酚醛樹脂膠液（混合膠）影響比較大，當前網布基體旋轉是20 000 rpm～22 000 rpm，企業生產過程中不同批次的膠液質量不同，生產現場操作過程中采用密度計（玻璃浮計）的測試準確快速獲得其密度，然后根據密度溫度曲線，選擇合適的溫度下的密度，因為其受酒精添加量的影響比較大，可通過酒精、膠液的添加來調節密度穩定膠液的性能從而穩定百葉片的質量。

參考文獻：

[1]范準.酚醛樹脂合成新工藝及應用[D].長春：長春工業大學，2017.

[2]朱永茂.國外酚醛樹脂及塑料工業進展熱固性樹脂[J].2006.

[3]歐亞男.酚醛樹脂膠粘劑低溫快速固化研究[D].北京：北京林業大學，2007.

[4]張洪濤，黃錦霞.水性樹脂制備與應用[M].北京：化學工業出版社，2011.