CN110372994A - 一种水性酚醛树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水性酚醛树脂及其制备方法和应用 Download PDF

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杨婵
易康娇
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Abstract

本发明公开了一种水性酚醛树脂及其制备方法和应用，包括酚醛树脂60‑70重量份；增韧剂10‑30重量份；乳化剂0.1‑5重量份；润湿剂0.1‑1重量份；PH调节剂3‑5重量份；消泡剂0.1‑0.5重量份。本发明通过将酚醛树脂与水性胶乳共混外增韧，产品稳定，固化后柔韧性好，固化速度快，耐热性能好，强度高，使用该树脂生产的涂附磨具产品磨削性能和寿命比环氧树脂的提高10%以上；本发明制备的酚醛树脂不使用有机溶剂，消除了生产中的安全隐患，同时改善了使用厂家的工作环境，减少了尾气中的有害气体排放，操作方便，稳定性好，可代替溶剂型环氧树脂和其他溶剂型树脂广泛用于涂附磨具产品的生产。

Description

一种水性酚醛树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种水性酚醛树脂及其制备方法和应用。
背景技术
磨料磨具具有“工业牙齿”之称，而其中的涂附磨具则被誉为“工业美容师”，涂附磨具是指用粘结剂把磨料粘附在可挠曲基材上的磨具,又称柔性磨具，其由基材、磨料、粘结剂组成。涂附磨具所使用的粘结剂主要有：动物胶，合成树脂等。如皮胶、脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、醇酸树脂等。
目前市面上大部分耐水砂纸，干磨砂纸，软布等产品，一些工序使用环氧树脂或者醇酸树脂作为粘结剂。然而使用环氧树脂时需加入二甲苯为溶剂，二甲苯属于易燃液体，通过吸入、经皮吸收等方式危害人体健康，对眼及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢神经***有麻醉作用。还会对水体，土壤和大气造成污染，且易燃，其蒸汽与空气混合，能形成***性混合物。另外，涂附磨具生产时使用静电植砂，如果使用二甲苯溶剂，静电室会产生火花，存在极大的安全隐患。
酚醛树脂作为涂附磨具的主粘结剂具有强度高、粘结性能强、耐热性能好等优点。传统酚醛树脂固化后脆性大，固化周期长，限制了树脂在涂附磨具中更广泛的使用。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性酚醛树脂的制备方法，该方法制备得到的酚醛树脂固化后柔韧性好、固化速度快，且使用时无污染，安全性高，储存期长。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种水性酚醛树脂，按重量份数计，包括以下成分：
酚醛树脂 60-70重量份；
增韧剂 10-30重量份；
乳化剂 0.1-5重量份；
润湿剂 0.1-1重量份；
PH调节剂 3-5重量份；
消泡剂 0.1-0.5重量份。
本发明所述的酚醛树脂为经尿素或三聚氰胺改性后的改性酚醛树脂，其制备方法可采用本领域常规的改性方法制备得到。
优选的，所述增韧剂为聚乙烯醇、丁苯胶乳、苯丙乳液、纯丙乳液、丁腈乳液、丙烯酸酯乳液或ABS乳液中的一种或组合。
优选的，所述乳化剂为阴离子或非离子型乳化剂中的一种或两种的组合，具体为烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、聚氧乙烯醚硫酸铵或烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐中的一种或几种，优选为烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐。
优选的，所述润湿剂为中性聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物或小分子的聚乙二醇中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的一种或
几种。
本发明还提供了上述的水性酚醛树脂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份数，将酚醛树脂加入消泡剂，搅拌均匀；
（2）再加入PH调节剂将PH值调节至7.5-10.5；
（3）最后加入增韧剂、乳化剂和润湿剂，分散均匀，过滤，即得水性酚醛树脂。
优选的，步骤（2）中，所述PH调节剂为氨水、三乙醇胺或尿素水溶液。
本发明还提供了上述水性酚醛树脂在涂附磨具中的应用，如耐水砂纸，干磨砂纸，砂布（软布），聚酯薄膜片，百洁布等涂附磨具产品。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明工艺通过将酚醛树脂与水性胶乳共混外增韧，产品固化后柔韧性好，克服了传统酚醛树脂固化后脆性大的缺点；
（2）本发明克服了普通酚醛树脂与胶乳混合后容易分相，不稳定的缺陷，产品稳定性良好；
（3）常规酚醛树脂后固化需12-36hrs，本发明制备的酚醛树脂固化速度快，90-115℃固化仅需2-5hrs，显著缩短了固化时间；
（4）本发明制备的水性酚醛树脂由大量苯环组成，耐热性能好，强度高，使用该树脂的涂附磨具产品磨削性能和寿命比环氧树脂的提高10%以上；
（5）本发明制备的酚醛树脂不使用有机溶剂，消除了生产中的安全隐患，同时改善了使用厂家的工作环境，减少了尾气中的有害气体排放，能代替溶剂型环氧树脂广泛用于涂附磨具产品的生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明实施例所采用的原料均来源于市购。
性能测试指标：
韧性：GBT 1731-1993漆膜柔韧性测试法，数据越小表示可以柔曲的直径越小，漆膜越柔软。
抗张强度：GBT12914-2008 纸和纸板抗张强度的测试标准。
酚醛树脂的制备：
其原料按重量份数计，包括：甲醛 45-55份、苯酚 20-25份、水 5-6份、尿素 15-20份、三聚氰胺 5-10份、碱水 0.5-1份；
其制备方法，包括如下步骤：
a、 加入45-55重量份的甲醛水溶液，1-2重量份的水，加入碱水溶液调节PH至7.5-10.5之间；
b、加入10-15重量份的尿素，并均匀升温至65℃，保温反应10-30分钟；
c、 加入5-10重量份的三聚氰胺，在添加比例范围内加入碱水溶液，使温度升值80℃；
d、保温反应并检测水溶性，当出现浊点时加入20-25重量份苯酚，加入剩余部分的水，甲醛溶液和碱水溶液；
e、 升温至85℃反应，并保温；当测试胶料粘度为80cps时，降温，并加入剩余的尿素，继续降温至35℃以下，脱水至粘度1000cps，放料，即得。
实施例1：
一种水性酚醛树脂，按重量份数计，包括成分：酚醛树脂70重量份、ABS乳液25重量份、
烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐3重量份、聚氧乙烯烷基酚醚0.2重量份、氨水3重量份、乳化硅油0.2重量份。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份数，将酚醛树脂加入消泡剂，搅拌均匀；
（2）再加入氨水将PH值调节至8.5；
（3)最后加入增韧剂、乳化剂和润湿剂，分散均匀，过滤，即得水性酚醛树脂。
经测试，制备得到的酚醛树脂做成的砂纸在90-115℃的固化时间为4hrs，得到的砂纸柔韧性达到目前环氧树脂的水平。将本发明的改性酚醛树脂和环氧树脂做成漆膜，对比漆膜柔韧性，均为4mm，而普通酚醛树脂为10-20mm。
实施例2：
一种水性酚醛树脂，按重量份数计，包括成分：酚醛树脂60重量份、苯丙乳液25重量份、
中性聚氧乙烯醚硫酸铵2重量份、聚氧乙烯脂肪醇醚0.3重量份、三乙醇胺4份、聚二甲基硅氧烷0.2重量份。
其制备方法同实施例1。
经测试，制备得到的酚醛树脂做成的砂纸在90-115℃的固化时间为5hrs，得到的砂纸柔韧性达到目前环氧的水平。将本发明的改性酚醛树脂和环氧树脂做成漆膜，对比漆膜柔韧性，均为5mm。
实施例3：
一种水性酚醛树脂，按重量份数计，包括成分：酚醛树脂70重量份、聚乙烯醇15重量份、
烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐4重量份、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物0.5重量份、三乙醇胺5重量份、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.2重量份。
其制备方法同实施例1。
经测试，制备得到的酚醛树脂做成的砂纸在90-115℃的固化时间为3hrs，得到的砂纸柔韧性达到目前环氧的水平。将本发明的改性酚醛树脂和环氧树脂做成漆膜，对比漆膜柔韧性，均为4mm。
应用例1：水砂纸
将环氧树脂、普通酚醛树脂、本发明制备的水性酚醛树脂作为粘结剂用于水砂纸中，磨削方式：水磨，压力10N，磨削对象铝棒，结果如下表所示：
10min磨削量/g 10min磨削量/g 10min磨削量/g 总磨削量g 抗张强度N/5cm
环氧树脂 2.46 2.267 1.993 6.72 134
普通酚醛树脂 太脆，纸破 145
实施例1 2.503 2.419 2.391 7.313 138
实施例2 2.778 2.491 2.236 7.505 137
实施例3 2.816 2.542 2.392 7.75 136
应用例2：干磨砂纸
将环氧树脂、普通酚醛树脂、本发明制备的水性酚醛树脂作为粘结剂用于干磨纸中，磨削方式：干磨，砂光机，磨削对象花梨木，结果如下表所示：
5min磨削量/g 5min磨削量/g 5min磨削量/g 总磨削量g 抗张强度N/5cm
环氧树脂 1.02 0.25 0.12 1.39 154
普通酚醛树脂 1.01 0.24 破 163
实施例1 1.03 0.22 0.21 1.46 155
实施例2 1.15 0.32 0.28 1.75 158
实施例3 1.03 0.34 0.23 1.6 154
由上述结果可以看出，本发明制备的改性酚醛树脂作为粘结剂用于涂附磨具中时，磨削性能和寿命比环氧树脂的提高10%以上。

Claims (8)

1.一种水性酚醛树脂，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：
酚醛树脂 60-70重量份；
增韧剂 10-30重量份；
乳化剂 0.1-5重量份；
润湿剂 0.1-1重量份；
PH调节剂 3-5重量份；
消泡剂 0.1-0.5重量份。
2.根据权利要求1所述的水性酚醛树脂，其特征在于，所述增韧剂为聚乙烯醇、丁苯胶乳、苯丙乳液、纯丙乳液、丁腈乳液、丙烯酸酯乳液或ABS乳液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性酚醛树脂，其特征在于，所述乳化剂为阴离子或者非离子型乳化剂中的一种或两种的组合，具体为十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚硫酸铵、聚羧酸氨盐水溶液、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐中的一种或多种，优选为烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐。
4.根据权利要求1所述的水性酚醛树脂，其特征在于，所述润湿剂为中性聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物或小分子的聚乙二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的水性酚醛树脂，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的水性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按重量份数，将酚醛树脂加入消泡剂，搅拌均匀；
（2）再加入PH调节剂将PH值调节至7.5-10.5；
（3）最后加入增韧剂、乳化剂和润湿剂，分散均匀，过滤，即得水性酚醛树脂。
7.根据权利要求6所述的水性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述PH调节剂为氨水、三乙醇胺或尿素水溶液。
8.根据权利要求1-5任一项所述的水性酚醛树脂在涂附磨具中的应用。
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