百葉片用網(wǎng)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(zhuǎn)換制品中的一個品種，企業(yè)中生產(chǎn)百葉片過程中多采用的網(wǎng)布基體（網(wǎng)蓋）以玻璃纖維布為主要材料，經(jīng)過酚醛樹脂浸漬之后烘干、疊層、裁剪、燒結(jié)成型而制成的玻璃纖維網(wǎng)蓋，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)兩種產(chǎn)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(wěn)定網(wǎng)布的生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能。

關(guān)鍵詞：百葉片;酚醛樹脂;產(chǎn)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(xiàn)工業(yè)化的合成樹脂，迄今已有近百年的歷史，產(chǎn)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(lǐng)域。由于酚醛樹脂具有優(yōu)異的耐腐蝕性、機械性、電絕緣性、成型加工性、阻燃性、尺寸穩(wěn)定性及低毒霧性、價格低，針對其生產(chǎn)工藝和設(shè)備方面的要求比較簡單，因此在各個工業(yè)領(lǐng)域中都發(fā)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(jié)構(gòu)中存在易氧化的酚羥基和亞甲基，當(dāng)使用溫度超過200℃時，會出現(xiàn)嚴重的熱分解現(xiàn)象。另外，由于亞甲基相連的剛性芳環(huán)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(fā)出現(xiàn)的微孔進一步降低了其拉伸強度和韌性限制了樹脂結(jié)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(chǎn)工藝，可減少或消除溶劑的污染與浪費，有利于環(huán)境保護，并且可降低生產(chǎn)成本[2]。在制備摩擦材料時，可以現(xiàn)配現(xiàn)用，安全環(huán)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(yōu)點突出，具備穩(wěn)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(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1）熱固性酚醛樹脂的合成。在堿性物質(zhì)（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(yīng)生成熱固性酚醛樹脂、其反應(yīng)過程如下：催化劑采用堿性的物質(zhì)使其反應(yīng)介質(zhì)的pH大于7，苯酚和甲醛發(fā)生第一次加成反應(yīng)后得到的反應(yīng)物是一羥甲基苯酚。因為在室溫環(huán)境下，酚醇存在于堿性環(huán)境中是相對穩(wěn)定的，苯酚上的氫和一羥甲基苯酚中的羥甲基發(fā)生反應(yīng)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(fā)生反應(yīng)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(fā)生縮合固化反應(yīng)，可以不需要添加固化劑。當(dāng)其在酸性介質(zhì)中或者是加熱狀態(tài)下，促使甲階樹脂可以逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐译A樹脂，然后進一步變?yōu)楸A結(jié)構(gòu)（其狀態(tài)是不溶不熔）。在經(jīng)過甲階樹脂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸A樹脂的固化過程是甲基和苯環(huán)上的氫發(fā)生縮聚反應(yīng)生成亞甲基鍵和副產(chǎn)物水的反應(yīng)來完成的。

（4）玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料。玻璃纖維是一種性能優(yōu)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(yōu)點包括具有較高的拉伸強度，沖擊強度和彈性系數(shù)高;耐熱性和燒蝕性能好;尺寸穩(wěn)定性佳;價格便宜等。玻璃纖維屬于近現(xiàn)代紡織品，具有一般纖維不具備的各種優(yōu)勢，在高科技或特殊領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，發(fā)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(fā)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(huán)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(yè)的應(yīng)用都非常廣泛。

2 百葉片網(wǎng)布基本生產(chǎn)流程

3 實驗部分

（1）材料準(zhǔn)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，F(xiàn)DT-1504石油產(chǎn)品密度測定儀，玻璃浮計，GSP醫(yī)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(wěn)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(wěn)定可控），“黑膠”液體360 kg（乙醇溶解邊角料燒結(jié)后的樹脂），“黃膠”液體360 kg（乙醇溶解邊角料燒結(jié)后的樹脂），通過對酚醛樹脂膠液配方的改進能穩(wěn)定及提高網(wǎng)布的生產(chǎn)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(biāo)來記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)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(biāo)來記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)原材料穩(wěn)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(diào)節(jié)方法是加膠或乙醇使每批次的膠密度/粘度穩(wěn)定，加氨水調(diào)pH值。

（4）結(jié)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(yī)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(jié)果總結(jié)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(jié)果上來看，溫度從10℃至40℃，橫跨30℃，三種膠密度變化。

溫度設(shè)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(fā)現(xiàn)酒精對密度影響比較大。

4 結(jié)論

百葉片的網(wǎng)布基體受酚醛樹脂膠液（混合膠）影響比較大，當(dāng)前網(wǎng)布基體旋轉(zhuǎn)是20 000 rpm～22 000 rpm，企業(yè)生產(chǎn)過程中不同批次的膠液質(zhì)量不同，生產(chǎn)現(xiàn)場操作過程中采用密度計（玻璃浮計）的測試準(zhǔn)確快速獲得其密度，然后根據(jù)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(diào)節(jié)密度穩(wěn)定膠液的性能從而穩(wěn)定百葉片的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]范準(zhǔn).酚醛樹脂合成新工藝及應(yīng)用[D].長春：長春工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]朱永茂.國外酚醛樹脂及塑料工業(yè)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(yè)大學(xué)，2007.

[4]張洪濤，黃錦霞.水性樹脂制備與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.