酚醛樹脂膠黏劑改性的研究

隋月梅

（黑龍江省科學院，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，具有膠合強度高,耐水、耐熱、耐磨及化學穩定性好等優點[1]。如果現有的高溫長時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，并且能夠用于實際的生產[2]。提高酚醛樹脂膠黏劑的固化速度，合成性能優良的新型酚醛樹脂膠黏劑無疑會使酚醛樹脂膠黏劑的應用得到極大的拓展。對于降低生產成本，提高生產效率具有重要意義。改性后還在軍工防護材料、航空航天工業等領域得到前所未有的應用[3]。因此，具有優良性能的酚醛樹脂膠黏劑會越來越成為研究的焦點[4]。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品

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由于不溶于本實驗所用溶劑，故不可用作本實驗的實驗藥品。本項目采用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，發現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和偶聯劑A的用量在較高時，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，發現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，酚醛樹脂固化速度最快。

1.4 篩選符合實驗要求的固化劑

表5 選取符合實驗要求的固化劑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#。繼續在150℃加熱固化，在到達9min，5#、2#樣品基本完全固化。

重復上述實驗一次，發現5#樣品的固化時間有所增加，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。

由于可能出現的固化劑溶解不完全的情況，所以在下一步選取符合實驗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 選取符合實驗要求的固化劑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。

重復上述實驗一次，得到的結果相同。

表7 選取符合實驗要求的固化劑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#。

重復上述實驗一次，得到的結果大致相同。

由此可以表明固化劑A,固化劑B1,固化劑B均比較符合本實驗的要求。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，參照國家標準GB/T14074.5-93進行測試。120℃時將酚醛樹脂膠黏劑在真空烘箱內干燥2h，比較烘干前后質量變化，固體含量按R=(m2/m1)·100%計算，式中m1、m2分別代表干燥前后的酚醛樹脂膠黏劑質量。本文固體含量均為50%。

1.5.2 酚醛樹脂膠黏劑固化時間的測定

酚醛樹脂膠黏劑的固化時間參照GB/ T14074.12-1993膠黏劑檢驗標準（適用于醇溶性酚醛樹脂聚合時間的測定），稱取1.2 g（精確至0.1 g）酚醛樹脂，使其均勻分布在預先加熱到（150±1）℃的鐵板中心圓槽內，開始記時，同時用細玻璃棒不斷攪拌，樹脂逐漸變稠。用玻璃棒向上拉絲，直至拉不成絲時，立即停止記時，記錄的時間即為樹脂的聚合時間，用s為單位表示。本實驗采用的方法為，取2g左右樣品，放入預先已升溫到150℃的烘箱中，以5min為一個標準，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℃的粘接強度高于其他兩種。該體系具有較快的固化速度和粘接強度。

表8 測定膠黏劑強度的樣品Table 8 The bondingstrength ofadhesive samples

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

2 小 結

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間、固化溫度、拉伸剪切強度等性能的影響。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。從實驗數據中分析可知，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用[J].林產工業,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,1997,11(1):15～17.

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

[4]柳海蘭,張南哲.木材工業用酚醛樹脂膠黏劑的現狀及研究進展[J].延邊大學學報(自然科學版),2006,32(2):118～121.