一種改性酚醛樹脂的制作方法
【專利摘要】本發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值的條件下加熱發生第一反應，得到第一反應混合物；將上述步驟得到的反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物；將上述第二反應混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；所述活化劑為木質素；所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。本發明提供的改性酚醛樹脂制備的砂輪提高了儲存的穩定性，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
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子材料【技術領域】，尤其涉及一種改性酚醛樹脂。
【背景技術】
[0002]酚醛樹脂是酚類和醛類在催化劑存在的條件下發生反應生成的樹脂的統稱，是最早工業化生產的高分子材料，固化后的酚醛樹脂具有良好的物理、化學性能，廣泛的應用于工業、農業、國防和國民經濟等各個方面。 [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，生產工藝和設備要求簡單，而且制品具有優異的機械性能，耐熱性、耐寒性、絕緣性、尺寸穩定性、成型加工型、阻燃性及低煙霧性。酚醛樹脂憑借其優異的粘接性和耐熱性成為了砂輪制造工業中不可缺少的材料之一。
[0004]砂輪是用磨料和結合劑混合經壓坯、干燥、焙燒而制成的中央有通孔的圓形固結磨具。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，可對工件的外圓、內圓、平面和各種型面等進行粗磨、半精磨、精磨、開槽以及切斷等方式的機加工的工具。采用酚醛樹脂，環氧樹脂，聚氨酯樹脂，聚乙烯醇樹脂等作為結合劑而做成的砂輪，被稱為樹脂砂輪。樹脂砂輪具有強度高、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起來，形成具有一定形狀，一定硬度和強度，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填料和無機填料都能相容的物質，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，也能保持其結構的整體性和尺寸的穩定性。因此，業內對酚醛樹脂在砂輪中的應用與開發一直保持著濃厚的興趣，然而隨著其功能不斷的增強，應用領域相繼的拓寬，酚醛樹脂的一些缺點也相繼顯現出來，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，在受到外界環境諸如溫度、濕度等因素影響而導致砂輪的強度和耐切割性能均有所下降。
[0006]現有實際情況中，砂輪生產廠家通常采用新生產的砂輪密封保存的辦法，但是這不僅增加了砂輪的生產成本，而且在運輸、二次庫存等諸多方面產生了局限性。因此，如何從本質上延長酚醛樹脂砂輪的儲存周期，減緩其性能衰退的速率，成為了行業內亟待解決的問題。

【發明內容】

[0007]有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種改性酚醛樹脂，由本發明提供的改性酚醛樹脂制備的砂輪提高了儲存的穩定性，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值的條件下加熱發生第一反應，得到第一反應混合物；
[0010]B)將上述步驟A)得到的反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物；
[0011]C)將上述第二反應混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；
[0012]所述活化劑為木質素；
[0013]所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
[0014]優選的，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]優選的，所述酸性催化劑為草酸、磷酸、硫酸或鹽酸。
[0017]優選的，所述二甲苯甲醛樹脂數均分子量為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]優選的，所述步驟A)中酚類化合物與木質素的質量比為1:(0.01~1.0);所述步驟B)中酚類化合物與木質素的質量比為(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]優選的，所述改 性劑與步驟A)中的酚類化合物的質量比為1: (0.02~0.20)。
[0020]優選的，所述恒定pH值為0.2~6.5。
[0021]優選的，所述第一反應的溫度為75~185°C ;所述第二反應的溫度為65~100°C ；所述混合的溫度為101~180°C。
[0022]本發明提供了一種樹脂砂輪，其特征在于，包括磨料和上述技術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量比為(6~10):1。
[0024]本發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值的條件下加熱發生第一反應，得到第一反應混合物；將上述步驟A)得到的反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物；將上述第二反應混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；所述活化劑為木質素；所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。本發明還提供了一種由上述改性酚醛樹脂制備的樹脂砂輪。與現有技術相比，本發明制備的改性酚醛樹脂，以木質素為活化劑，并對活化劑進一步酚化，同時又加入改性劑，從而增強了樹脂的韌性和耐水性能。以本發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。實驗結果表明，本發明提供的樹脂砂輪在放置三個月后，性能衰退程度為回轉強度下降了 4.1%、切割效率下降了 4.4%、切割比下降了 8.6%，性能衰退程度均優于普通酚醛樹脂砂輪。
【具體實施方式】
[0025]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為了進一步說明本發明的特征和優點，而不是對發明權利要求的限制。
[0026]本發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
生第一反應，得到第一反應混合物；
[0028]B)將上述步驟A)得到的反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物；
[0029]C)將上述第二反應混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂；
[0030]所述活化劑為木質素；
[0031 ] 所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
[0032]本發明提供的改性酚醛樹脂，以木質素作為活化劑，而且在酸性環境下，將酚類化合物破壞木質素的長分子鏈上的醚鍵和酯鍵等結構，再將酚類化合物接入木質素分子中的羥甲基活性官能團上，進一步增加了木質素活性點的數量；再加入改性劑形成連續相，從而增強了樹脂的韌性和耐水性能。
[0033]本發明所用原料，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值的條件下加熱發生第一反應，得到第一反應混合物。
[0035]所述活化劑優選為木質素，更優選為堿木質素、木質素磺酸鈣或木質素磺酸鈉，最優選為堿木質素；所述酚類化合物優選為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚，更優選為苯酚、雙酚A或間苯二酚；所述酸性催化劑優選為草酸、磷酸、硫酸或鹽酸，更優選為草酸、磷酸或鹽酸；所述酚類化合物與木質素的質量比優選為1:(0.01~1.0)，更優選為1: (0.05~0.09);所述pH值優選為0.2~6.5，更優選為0.5~6.0 ;所述第一反應的溫度優選為75~185°C，更優選為100~160°C;所述第一反應的時間優選為I~3小時，更優選為1.5~2.5小時。
[0036]本發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值范圍內發生第一反應即可。本發明對酸性催化劑的濃度沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的酸性催化劑的常用濃度即可；本發明對加熱的方式沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的加熱方式即可；本發明為使反應過程均勻平穩，優選反應過程中同時攪拌，本發明對所述攪拌沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的攪拌方式和攪拌設備即可；本發明對木質素的來源沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的木質素制備方法得到或市售得到即可。
[0037]本發明將上述步驟得到的第一反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物。
[0038]所述酚類化合物優選為苯酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚A、雙酚F、間苯二酚或腰果酚，更優選為苯酚、雙酚A或間苯二酚；所述醛類化合物優選為甲醛、乙醛、水揚醛、糠醛或聚甲醛，更優選為甲醛或糠醛；在所述第二反應中，所述酚類化合物與木質素的的質量比優選為(2.5~3.5):1，更優選為(2.8~3.2):1 ;在所述第二反應中，所述中酚類化合物和醛類化合物的摩爾比優選為1:(0.40~0.88)，更優選為1:(0.45~0.82);所述第二反應的溫度優選為65~100°C，更優選為70~90°C ;所述第二反應的時間優選為I~3小時，更優選為1.5~2.5小時。
[0039]本發明對上述第二反應的具體過程沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的酚醛反應的過程即可，本發明為保證活化劑能夠更好的參與反應，提高反應效率，上述第二反應過程優選按照以下步驟進行:
[0040]首先將第一反應得到的反應混合物和酚類化合物混合后，然后恒溫滴加醛類化合物，最后再升溫進行第二反應，得到第二反應混合物。
[0041]所述混合的溫度優選為65~79°C，更優選為68~75°C，所述恒溫的溫度優選為80~94°C，更優選為83~92°C ;所述升溫的溫度優選為95~100°C，更優選為96~99°C;本發明對混合沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的混合方式即可，優選為均勻攪拌混合；本發明對攪拌沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的攪拌方式和攪拌設備即可；本發明對滴加沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的滴加方式和滴加速度即可，優選為緩慢加入；本發明對上述反應的其他條件沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的酚醛反應條件即可。
[0042]本發明將上述第二反應混合物與改性劑混合后，最后得到改性酚醛樹脂。
[0043]所述改性劑優選為二甲苯甲醛樹脂；所述二甲苯甲醛樹脂具有式I結構，
[0044]
【權利要求】
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值的條件下加熱發生第一反應，得到第一反應混合物； B)將上述步驟A)得到的反應混合物、酚類化合物和醛類化合物進行第二反應，得到第二反應混合物； C)將上述第二反應混合物與改性劑混合后，得到改性酚醛樹脂； 所述活化劑為木質素； 所述改性劑為二甲苯甲醛樹脂。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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素的質量比為1: (0.01~1.0);所述步驟B)中酚類化合物與木質素的質量比為(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.根據權利要求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量比為I: (0.02~0.20)。
8.根據權利要求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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一反應的溫度為75~185°C;所述第二反應的溫度為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I~9所述的改性酚醛樹脂； 所述磨料與改性酚醛樹脂的質量比為(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 優先權日:2013年12月27日
【發明者】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