热固性酚醛树脂固化剂研究.pdf

2015年7月
李龙梓等,热固性酚醛树脂固化剂研究
热固性酚醛树脂固化剂研究
李龙梓,邱建华,许霞
(江苏尼高科技有限公司,江苏常州213015
摘要通过考察不同种类酸、不同质量比等对热固性酚醛树脂力学性能的影响,得出固化剂固
化效果顺序:对甲苯磺酸>苯磺酸>石油磺酸钠>磷酸>苯酚磺酸。当对甲苤磺酸和苯磺酸复配
时,加人适量的乙醇溶剂可提高固化剂的溶解性能,加人邻苯二甲酸二丁酯可有效改善热固性酚
醛树脂的弯曲性能。研究发现,在一定条件下固化剂与树脂质量比越高,反应越剧烈;在40℃下
养护,热固性酚醛树脂的抗压强度和拉伸强度达最大值。
关键词热固性酚醛树脂固化剂对甲苯磺酸力学性能复配
酚醛树脂耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇液浸湿法和直接添加法,本实验采用直接添加法。
强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机在实验前将固化剂按一定质量比直接加入酚醛树
溶剂中。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚,经脂中,用搅拌棒揽拌均匀,再用玻璃棒引流到模具
中和、水洗制备。因选用催化剂不同,可分为热固中成型。
性和热塑性酚醛树脂
抗折、抗压强度测试方法:将养护到期的试样
热固性酚醛树脂具有优良的黏附性、刚性、耐表面打磨均匀、光滑,按照标准GB/T2567-2008
腐蚀、耐热、阻燃。热固性酚醛树脂以其优异的耐《树脂浇铸体性能试验方法》,测试抗折和抗压强
火性能和黏结性能为建材行业所接受2。但针度。
对热固性酚醛树脂的常温固化剂研究并不广泛,2结果与讨论
各种固化剂的性能和价格均不同?。
2.1不同种类固化剂固化能力
本文通过对市场上较常用的几种固化剂进行
考察固化剂苯磺酸、苯酚磺酸、对甲苯磺酸、
考察,选择效果较好的固化剂进行复配,得到性能石油磺酸钠和磷酸的固化能力,试样养护温度
优良的酚醛树脂固化剂。
20℃,结果见图1和图2。随着固化剂加量增大
1实验
热固性酚醛树脂抗压强度和拉伸强度均增大。不
1.1原料
同固化剂的固化效果顺序为:对甲苯磺酸>苯磺
酚醛树脂,其物理性能见表1;苯磺酸、苯酚酸>石油磺酸钠>磷酸苯酚磺酸。
磺酸,上海飞歌化学有限公司;对甲萃磺酸,上海
25r-一苯磺酸
东土化工进口有限公司;石油磺酸钠,北京瑞福伟
一ロー萃酚磺酸
20--对甲本碱酸
达化工有限公司;磷酸、盐酸,均为分析纯。
磷酸
表1酚醛树脂物理性能
型号黏度(25℃)/水分
固含量游
赵世抖
(mPa?s)含量/%(150℃)/%酚/%外观
PF130900~14004~675~-8510.0~12.5棕红色
1.2仪器
10
固化剂加量/%
万能材料压力机,无锡市爱立康仪器设备有
限公司;拉伸试验机,桑普达仪器科技有限公司
图1不同固化剂对拉伸强度的影响
恒温恒湿试验箱,实验室自制;常规玻璃仪器、磨
具、打磨机等。
1.3测试方法
收稿日期:2015-03-17
作者简介:李龙梓,硕士,助理工程师,从事热固性酚醛树脂
将常温固化剂加入酚醛树脂中,一般采用溶
固化剂的研究
精细石油化工.进展
ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS
第16卷第4期
100r--萃磺酸
ロ一苯酚磺酸
由图3和图4看出,随着复配固化剂加量增
对甲苯磺酸
加,抗压强度和拉伸强度增大,当复配固化剂加量
(以酚醛树脂质量计,下同)为12.5%时,趋于最
60
大值;当复配固化剂加量继续增加,热固性酚醛树
脂出现空鼓和较大空隙。随着对甲苯磺酸与苯磺
石油磺酸钠
酸质量比减小,热固性酚醛树脂力学性能下降,试
ー4一磷酸
样均有不同程度弯曲。由实验现象发现,当对甲
10
苯磺酸含量较高时,热固性酚醛树脂也会出现开
固化剂加量/%
裂现象。因此,确定对甲萃磺酸与萃磺酸最佳质
图2不同固化剂对抗压强度的影响
量比为9:1。初步分析认为,粉末状对甲苤磺酸
从实验现象得知,当对甲苯磺酸加量(以酚含量较高时,不能完全溶解于苯磺酸,使热固性酚
醛树脂质量计,下同)为10.0%时,固化时间达醛树脂结构不均一。因此,需对其进行初步溶解
40min;热固性酚醛树脂易弯曲。苯磺酸加量为再进行复配固化。
12.5%时,固化时间达30min,加人苯磺酸的热固
固定其他条件,用乙醇初步溶解对甲苯磺酸
性酚醛树脂会发生开裂。因此,将对甲苯磺酸和m(对甲苯磺酸):m(苯磺酸)=9:1,考察乙醇加
苯磺酸复配使用,使其力学性能互补。分别单独量(以复配固化剂质量计,下同)对热固性酚醛树
使用对甲苯磺酸和苯磺酸固化剂,其加量分别以脂力学性能的影响,结果见图5。
10.0%和12.5%为宜。
20
2.2对甲苯磺酸/苯磺酸复配固化剂的固化能力
固定其他条件,考察对甲苯磺酸/苯磺酸复配
75
固化剂的固化能力,结果见图3和图4.
70
m(对甲萃磺酸)m(苯磺酸)=9:1
m(对甲苯磺酸):m(苯磺酸)=8
喂世
复配固化剂加量11.1%
ロ一复配固化剂加25.0%
65
出
一复配固化剂加量11.1%
15
复配固化剂加量25.0%
皇做票
乙醇加量/%
图5乙醇加量对力学性能的影响
ー0ーm(对甲苯磺酸):(苯磺酸
3
-m(对甲苯磺酸):m(苯磺酸)=6:4
由图5看出,随着乙醇加量增加,拉伸强度和
8
抗压强度均先增加后减小。加入适量乙醇可使对
固化剂加量/%
甲苯磺酸和苯磺酸混合均匀,固化物结构致密,改
图3对甲苯磺酸/苯磺酸复配固化剂
善开裂问题。但乙醇加量较大时,乙醇会稀释固
对拉伸强度的影响
化剂,降低固化物的力学性能。因此,乙醇加量以
90r-ーm(对甲萃磺酸):m(苯磺酸)=9:1
20%为宜。
m(对甲苯磺酸):m(苯磺酸)=8:2
邻苯二甲酸二丁酯是目前应用较广泛的增塑
剂,能改善有机材料的柔韧性-?。为了改善热
固性树脂弯曲性能,固定其他条件,在复合固化剂
中加入少量邻苯二甲酸二丁酯,固定其他条件,考
察邻萃二甲酸二丁酯加量(以复配固化剂质量
oーm(对甲苯磺酸):m(苯磺酸)=7:3
m(对甲苯磺酸)m(萃磺酸
计,下同)对拉伸强度的影响,结果见图6。随着
10
邻苯二甲酸二丁酯加量增加,拉伸强度下降。力
固化剂加量/%
入邻苯二甲酸二丁酯降低了复配固化剂含量,反
图4对甲苯磺酸/苯磺酸复配固化剂
应速率下降,降低了热固性酚醛树脂的致密性,拉
对抗压强度的影响
伸强度下降。从试验现象得知,当加入10%的邻