酚醛树脂的固化
一、固化方法
酚醛树脂的固化方法有加热(加压)固化和常温常压固化两种。
由于合成得到的酚醛树脂中含有较多的水、游离酚和甲醛,在固化过程中又会继续缩聚同时释放出水来,因此加热固化的同时必须加压,这样的固化过程必须采用模压或层压的方法成型。热压成型需要成套机械设备,制品的尺寸也受到限制。为了来适应一般防腐施工的需要,便于在常温、常压下手糊施工,可采用加入固化剂常温固化的方法。一般热塑性酚醛树脂和改性酚醛树脂采用加热固化的方法,而热固性酚醛树脂虽也可采用加热固化的方法,但较多采用的是常温固化的方法。
二、固化过程
酚醛树脂的固化过程和不饱和聚酯树脂一样,也分为三个阶段,另别称为A阶、B阶和C阶。
A阶树脂是线型树脂,能溶解于酒精或丙酮中,一般是指从合成釜中生产得到的酚醛树脂。
B阶树脂是A阶树脂经进一步反应而转变成支链型的酚醛树脂,其中部分树脂已接近凝胶,因此B阶树脂只能部分溶解于酒精或丙酮中。
C阶树脂是已转变成体型结物的不溶不熔的较完全固化了的树脂。
热固性酚醛树脂在受热时,能自动地从A阶树脂转变为B阶树脂,进而成为C阶树脂。在热固性酚醛树脂(A阶)的贮存过程中也会逐渐发生此类变化,因此树脂有一定的贮存期,一般贮存期为3个月左右。
三、固化剂
常用固化剂有苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。它们都能分解出氢离子,对固化反应有催化作用。
(一)对甲苯磺酰氯
对甲苯磺酰氯在水存在下会分解生成对甲苯磺酸和氯化氢:
(二)苯磺酰氯
苯磺酰氯的固化原理与对甲苯磺酰氯的固化原理相同。苯磺酰氯常温下是液体,易与酚醛树脂混匀,且其酸度适中(约为1.2%),固化速度适宜,通常在20℃下40-60分钟内完成初凝,固化后产物的物理机械性能较好。该固化剂的大缺点是:施工时会放出刺激性很强的氯化氢气体,而造成较差的施工环境。因此,施工中应加强通风和劳动保护。
(三)硫酸乙酯
硫酸乙酯可以用浓度为98%的硫酸和无水乙醇(重量比为1:2―3,)自行配制,其反应式如下:
酚醛树脂的固化方法有加热(加压)固化和常温常压固化两种。
由于合成得到的酚醛树脂中含有较多的水、游离酚和甲醛,在固化过程中又会继续缩聚同时释放出水来,因此加热固化的同时必须加压,这样的固化过程必须采用模压或层压的方法成型。热压成型需要成套机械设备,制品的尺寸也受到限制。为了来适应一般防腐施工的需要,便于在常温、常压下手糊施工,可采用加入固化剂常温固化的方法。一般热塑性酚醛树脂和改性酚醛树脂采用加热固化的方法,而热固性酚醛树脂虽也可采用加热固化的方法,但较多采用的是常温固化的方法。
二、固化过程
酚醛树脂的固化过程和不饱和聚酯树脂一样,也分为三个阶段,另别称为A阶、B阶和C阶。
A阶树脂是线型树脂,能溶解于酒精或丙酮中,一般是指从合成釜中生产得到的酚醛树脂。
B阶树脂是A阶树脂经进一步反应而转变成支链型的酚醛树脂,其中部分树脂已接近凝胶,因此B阶树脂只能部分溶解于酒精或丙酮中。
C阶树脂是已转变成体型结物的不溶不熔的较完全固化了的树脂。
热固性酚醛树脂在受热时,能自动地从A阶树脂转变为B阶树脂,进而成为C阶树脂。在热固性酚醛树脂(A阶)的贮存过程中也会逐渐发生此类变化,因此树脂有一定的贮存期,一般贮存期为3个月左右。
三、固化剂
常用固化剂有苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。它们都能分解出氢离子,对固化反应有催化作用。
(一)对甲苯磺酰氯
对甲苯磺酰氯在水存在下会分解生成对甲苯磺酸和氯化氢:

(二)苯磺酰氯
苯磺酰氯的固化原理与对甲苯磺酰氯的固化原理相同。苯磺酰氯常温下是液体,易与酚醛树脂混匀,且其酸度适中(约为1.2%),固化速度适宜,通常在20℃下40-60分钟内完成初凝,固化后产物的物理机械性能较好。该固化剂的大缺点是:施工时会放出刺激性很强的氯化氢气体,而造成较差的施工环境。因此,施工中应加强通风和劳动保护。
(三)硫酸乙酯
硫酸乙酯可以用浓度为98%的硫酸和无水乙醇(重量比为1:2―3,)自行配制,其反应式如下:
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硫酸乙酯作为固化剂的特点是:气味小,施工条件好;但因其酸度较高,混有固化剂的树脂的适用期较短,且固化后产物的孔隙较多、脆性较大,因而机械性能较差。
(四)石油磺酸
石油磺酸是直馏汽油经磺化反应而得的产品,为褐色粘性液体。石油磺酸作为酚醛树脂的固化剂的优点是:毒性低、易与树脂混匀,施工条件好,其初凝时间和固化产物的性能主要取决于石油磺酸中的水分含量,若水分含量低则初凝时间适中,固化后产物的性能较好,但当水分含量高(目前部分商品石油磺酸中的含水量有高达35%的)时,则树脂不易固化,且固化后产物的性能较差。
以上四种固化剂都各有优缺点,为取长补短,发挥它们各自的优点,也可以采用复合固化剂。实验证明,采用对甲苯磺酰氯:硫酸乙酯7:3,(重量比)的复合固化剂固化酚醛树脂,不但凝胶时间适中,而且固化后产物的性能也较好。
(五) NL型固化剂
为找到更为理想的酚醛树脂固化剂,南京化学工业公司研制了NL型酚醛树脂固化剂。该固化剂的主要特点是施工时无挥发物,无刺激性,改善了劳动条件;同时,固化后产物的各项性能均不低于现有其它固化剂固化后的水平。目前它正逐步取代其它几种固化剂。NL型固化剂的用量一般为6―8%(以酚醛树脂的重量计)左右。
几种固化剂的性能比较见下表:








































