一種改性酚醛樹脂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟：在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定pH值的條件下加熱發(fā)生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物；將上述步驟得到的反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物；將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；所述活化劑為木質(zhì)素；所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。本發(fā)明提供的改性酚醛樹脂制備的砂輪提高了儲存的穩(wěn)定性，延緩了砂輪在儲存過程中的性能衰退，并且具有較高的耐切度和切割效率。
【專利說明】一種改性酚醛樹脂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種改性酚醛樹脂。
【背景技術(shù)】
[0002]酚醛樹脂是酚類和醛類在催化劑存在的條件下發(fā)生反應(yīng)生成的樹脂的統(tǒng)稱，是最早工業(yè)化生產(chǎn)的高分子材料，固化后的酚醛樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和國民經(jīng)濟(jì)等各個方面。 [0003]酚醛樹脂常被用于制作粘合材料、摩擦材料、耐火材料、層壓材料等，由于酚醛樹脂原料易得，價格低廉，生產(chǎn)工藝和設(shè)備要求簡單，而且制品具有優(yōu)異的機(jī)械性能，耐熱性、耐寒性、絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、成型加工型、阻燃性及低煙霧性。酚醛樹脂憑借其優(yōu)異的粘接性和耐熱性成為了砂輪制造工業(yè)中不可缺少的材料之一。
[0004]砂輪是用磨料和結(jié)合劑混合經(jīng)壓坯、干燥、焙燒而制成的中央有通孔的圓形固結(jié)磨具。砂輪是磨具中用量最大、使用面最廣的一種，使用時高速旋轉(zhuǎn)，可對工件的外圓、內(nèi)圓、平面和各種型面等進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、開槽以及切斷等方式的機(jī)加工的工具。采用酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，聚氨酯樹脂，聚乙烯醇樹脂等作為結(jié)合劑而做成的砂輪，被稱為樹脂砂輪。樹脂砂輪具有強(qiáng)度高、彈性大、耐沖擊、堅固性等特點，而在眾多樹脂砂輪中，酚醛樹脂砂輪是應(yīng)用最廣泛的樹脂砂輪之一。
[0005]酚醛樹脂在砂輪制造中的主要作用是把松散磨料固結(jié)起來，形成具有一定形狀，一定硬度和強(qiáng)度，并且有一定磨削性能的磨具。由于酚醛樹脂是一種與各種各樣的有機(jī)填料和無機(jī)填料都能相容的物質(zhì)，而且其最重要的特征就是耐高溫性，即使在非常高的溫度下，也能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和尺寸的穩(wěn)定性。因此，業(yè)內(nèi)對酚醛樹脂在砂輪中的應(yīng)用與開發(fā)一直保持著濃厚的興趣，然而隨著其功能不斷的增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域相繼的拓寬，酚醛樹脂的一些缺點也相繼顯現(xiàn)出來，這其中很重要的一個缺點就是由酚醛樹脂制造的砂輪的儲存周期短，而且其性能會隨著儲存時間的延長，在受到外界環(huán)境諸如溫度、濕度等因素影響而導(dǎo)致砂輪的強(qiáng)度和耐切割性能均有所下降。
[0006]現(xiàn)有實際情況中，砂輪生產(chǎn)廠家通常采用新生產(chǎn)的砂輪密封保存的辦法，但是這不僅增加了砂輪的生產(chǎn)成本，而且在運輸、二次庫存等諸多方面產(chǎn)生了局限性。因此，如何從本質(zhì)上延長酚醛樹脂砂輪的儲存周期，減緩其性能衰退的速率，成為了行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種改性酚醛樹脂，由本發(fā)明提供的改性酚醛樹脂制備的砂輪提高了儲存的穩(wěn)定性，延緩了砂輪在儲存過程中的性能衰退，并且具有較高的耐切度和切割效率。
[0008]本發(fā)明提供了一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟:
[0009]A)在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定pH值的條件下加熱發(fā)生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物；
[0010]B)將上述步驟A)得到的反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物；
[0011]C)將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；
[0012]所述活化劑為木質(zhì)素；
[0013]所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
[0014]優(yōu)選的，所述酚類化合物為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚。
[0015]優(yōu)選的，所述醛類化合物為甲醛、乙醛、水揚醛、糠醛或聚甲醛。
[0016]優(yōu)選的，所述酸性催化劑為草酸、磷酸、硫酸或鹽酸。
[0017]優(yōu)選的，所述二甲苯甲醛樹脂數(shù)均分子量為400~2000 ;所述二甲苯甲醛樹脂在50°C下的粘度為2000~2500mPa.s ;所述二甲苯甲醛樹脂的含氧量為6wt%~12wt%。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟A)中酚類化合物與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:(0.01~1.0);所述步驟B)中酚類化合物與木質(zhì)素的質(zhì)量比為(2.5~3.5):1 ;所述步驟B)中酚類化合物和醛類化合物的摩爾比為1:(0.40~0.88)。
[0019]優(yōu)選的，所述改 性劑與步驟A)中的酚類化合物的質(zhì)量比為1: (0.02~0.20)。
[0020]優(yōu)選的，所述恒定pH值為0.2~6.5。
[0021]優(yōu)選的，所述第一反應(yīng)的溫度為75~185°C ;所述第二反應(yīng)的溫度為65~100°C ；所述混合的溫度為101~180°C。
[0022]本發(fā)明提供了一種樹脂砂輪，其特征在于，包括磨料和上述技術(shù)方案中任意一項所述的改性酚醛樹脂；
[0023]所述磨料與改性酚醛樹脂的質(zhì)量比為(6~10):1。
[0024]本發(fā)明提供了一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟:在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定PH值的條件下加熱發(fā)生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物；將上述步驟A)得到的反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物；將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；所述活化劑為木質(zhì)素；所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。本發(fā)明還提供了一種由上述改性酚醛樹脂制備的樹脂砂輪。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的改性酚醛樹脂，以木質(zhì)素為活化劑，并對活化劑進(jìn)一步酚化，同時又加入改性劑，從而增強(qiáng)了樹脂的韌性和耐水性能。以本發(fā)明制備的改性酚醛樹脂為原料制備的樹脂砂輪，提高了儲存的穩(wěn)定性，延緩了砂輪在儲存過程中的性能衰退，并且具有較高的耐切度和切割效率。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的樹脂砂輪在放置三個月后，性能衰退程度為回轉(zhuǎn)強(qiáng)度下降了 4.1%、切割效率下降了 4.4%、切割比下降了 8.6%，性能衰退程度均優(yōu)于普通酚醛樹脂砂輪。
【具體實施方式】
[0025]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0026]本發(fā)明提供了一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟:[0027]A)在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定pH值的條件下加熱發(fā)
生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物；
[0028]B)將上述步驟A)得到的反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物；
[0029]C)將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；
[0030]所述活化劑為木質(zhì)素；
[0031 ] 所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
[0032]本發(fā)明提供的改性酚醛樹脂，以木質(zhì)素作為活化劑，而且在酸性環(huán)境下，將酚類化合物破壞木質(zhì)素的長分子鏈上的醚鍵和酯鍵等結(jié)構(gòu)，再將酚類化合物接入木質(zhì)素分子中的羥甲基活性官能團(tuán)上，進(jìn)一步增加了木質(zhì)素活性點的數(shù)量；再加入改性劑形成連續(xù)相，從而增強(qiáng)了樹脂的韌性和耐水性能。
[0033]本發(fā)明所用原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的即可。
[0034]本發(fā)明首先在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定pH值的條件下加熱發(fā)生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物。
[0035]所述活化劑優(yōu)選為木質(zhì)素，更優(yōu)選為堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鈣或木質(zhì)素磺酸鈉，最優(yōu)選為堿木質(zhì)素；所述酚類化合物優(yōu)選為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚，更優(yōu)選為苯酚、雙酚A或間苯二酚；所述酸性催化劑優(yōu)選為草酸、磷酸、硫酸或鹽酸，更優(yōu)選為草酸、磷酸或鹽酸；所述酚類化合物與木質(zhì)素的質(zhì)量比優(yōu)選為1:(0.01~1.0)，更優(yōu)選為1: (0.05~0.09);所述pH值優(yōu)選為0.2~6.5，更優(yōu)選為0.5~6.0 ;所述第一反應(yīng)的溫度優(yōu)選為75~185°C，更優(yōu)選為100~160°C;所述第一反應(yīng)的時間優(yōu)選為I~3小時，更優(yōu)選為1.5~2.5小時。
[0036]本發(fā)明對酸性催化劑的用量沒有特別限制，以上述酚類化合物和活化劑能夠在所述PH值范圍內(nèi)發(fā)生第一反應(yīng)即可。本發(fā)明對酸性催化劑的濃度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的酸性催化劑的常用濃度即可；本發(fā)明對加熱的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的加熱方式即可；本發(fā)明為使反應(yīng)過程均勻平穩(wěn)，優(yōu)選反應(yīng)過程中同時攪拌，本發(fā)明對所述攪拌沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌方式和攪拌設(shè)備即可；本發(fā)明對木質(zhì)素的來源沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的木質(zhì)素制備方法得到或市售得到即可。
[0037]本發(fā)明將上述步驟得到的第一反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物。
[0038]所述酚類化合物優(yōu)選為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚，更優(yōu)選為苯酚、雙酚A或間苯二酚；所述醛類化合物優(yōu)選為甲醛、乙醛、水揚醛、糠醛或聚甲醛，更優(yōu)選為甲醛或糠醛；在所述第二反應(yīng)中，所述酚類化合物與木質(zhì)素的的質(zhì)量比優(yōu)選為(2.5~3.5):1，更優(yōu)選為(2.8~3.2):1 ;在所述第二反應(yīng)中，所述中酚類化合物和醛類化合物的摩爾比優(yōu)選為1:(0.40~0.88)，更優(yōu)選為1:(0.45~0.82);所述第二反應(yīng)的溫度優(yōu)選為65~100°C，更優(yōu)選為70~90°C ;所述第二反應(yīng)的時間優(yōu)選為I~3小時，更優(yōu)選為1.5~2.5小時。
[0039]本發(fā)明對上述第二反應(yīng)的具體過程沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的酚醛反應(yīng)的過程即可，本發(fā)明為保證活化劑能夠更好的參與反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，上述第二反應(yīng)過程優(yōu)選按照以下步驟進(jìn)行:
[0040]首先將第一反應(yīng)得到的反應(yīng)混合物和酚類化合物混合后，然后恒溫滴加醛類化合物，最后再升溫進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物。
[0041]所述混合的溫度優(yōu)選為65~79°C，更優(yōu)選為68~75°C，所述恒溫的溫度優(yōu)選為80~94°C，更優(yōu)選為83~92°C ;所述升溫的溫度優(yōu)選為95~100°C，更優(yōu)選為96~99°C;本發(fā)明對混合沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式即可，優(yōu)選為均勻攪拌混合；本發(fā)明對攪拌沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌方式和攪拌設(shè)備即可；本發(fā)明對滴加沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加方式和滴加速度即可，優(yōu)選為緩慢加入；本發(fā)明對上述反應(yīng)的其他條件沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的酚醛反應(yīng)條件即可。
[0042]本發(fā)明將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，最后得到改性酚醛樹脂。
[0043]所述改性劑優(yōu)選為二甲苯甲醛樹脂；所述二甲苯甲醛樹脂具有式I結(jié)構(gòu)，
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟: A)在酸性催化劑的作用下，將酚類化合物和活化劑在恒定pH值的條件下加熱發(fā)生第一反應(yīng)，得到第一反應(yīng)混合物； B)將上述步驟A)得到的反應(yīng)混合物、酚類化合物和醛類化合物進(jìn)行第二反應(yīng)，得到第二反應(yīng)混合物； C)將上述第二反應(yīng)混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂； 所述活化劑為木質(zhì)素； 所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酚類化合物為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醛類化合物為甲醛、乙醛、水揚醛、糠醛或聚甲醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸性催化劑為草酸、磷酸、硫酸或鹽酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二甲苯甲醛樹脂數(shù)均分子量為400~2000 ;所述二甲苯甲醛樹脂在50°C下的粘度為2000~2500mPa.s ;所述二甲苯甲醛樹脂的含氧量為6wt%~12wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)中酚類化合物與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: (0.01~1.0);所述步驟B)中酚類化合物與木質(zhì)素的質(zhì)量比為(2.5~3.5):1;所述步驟B)中酚類化合物和醛類化合物的摩爾比為1: (0.40~0.88)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性劑與步驟A)中的酚類化合物的質(zhì)量比為I: (0.02~0.20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述恒定PH值為0.2~6.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一反應(yīng)的溫度為75~185°C;所述第二反應(yīng)的溫度為65~100°C ;所述混合的溫度為101~180°C。
10. 一種樹脂砂輪，其特征在于，包括磨料和權(quán)I~9所述的改性酚醛樹脂； 所述磨料與改性酚醛樹脂的質(zhì)量比為(6~10):1。
【文檔編號】C08K5/17GK103641967SQ201310745400
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】江成真, 李枝芳, 邢介名, 陳篤生 申請人:山東圣泉化工股份有限公司