酚醛樹脂的固化
一、固化方法
酚醛樹脂的固化方法有加熱(加壓)固化和常溫常壓固化兩種。
由于合成得到的酚醛樹脂中含有較多的水、游離酚和甲醛,在固化過程中又會繼續縮聚同時釋放出水來,因此加熱固化的同時必須加壓,這樣的固化過程必須采用模壓或層壓的方法成型。熱壓成型需要成套機械設備,制品的尺寸也受到限制。為了來適應一般防腐施工的需要,便于在常溫、常壓下手糊施工,可采用加入固化劑常溫固化的方法。一般熱塑性酚醛樹脂和改性酚醛樹脂采用加熱固化的方法,而熱固性酚醛樹脂雖也可采用加熱固化的方法,但較多采用的是常溫固化的方法。
二、固化過程
酚醛樹脂的固化過程和不飽和聚酯樹脂一樣,也分為三個階段,另別稱為A階、B階和C階。
A階樹脂是線型樹脂,能溶解于酒精或丙酮中,一般是指從合成釜中生產得到的酚醛樹脂。
B階樹脂是A階樹脂經進一步反應而轉變成支鏈型的酚醛樹脂,其中部分樹脂已接近凝膠,因此B階樹脂只能部分溶解于酒精或丙酮中。
C階樹脂是已轉變成體型結物的不溶不熔的較完全固化了的樹脂。
熱固性酚醛樹脂在受熱時,能自動地從A階樹脂轉變為B階樹脂,進而成為C階樹脂。在熱固性酚醛樹脂(A階)的貯存過程中也會逐漸發生此類變化,因此樹脂有一定的貯存期,一般貯存期為3個月左右。
三、固化劑
常用固化劑有苯磺酰氯、對甲苯磺酰氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。它們都能分解出氫離子,對固化反應有催化作用。
(一)對甲苯磺酰氯
對甲苯磺酰氯在水存在下會分解生成對甲苯磺酸和氯化氫:
?。ǘ┍交酋B?BR> 苯磺酰氯的固化原理與對甲苯磺酰氯的固化原理相同。苯磺酰氯常溫下是液體,易與酚醛樹脂混勻,且其酸度適中(約為1.2%),固化速度適宜,通常在20℃下40-60分鐘內完成初凝,固化后產物的物理機械性能較好。該固化劑的大缺點是:施工時會放出刺激性很強的氯化氫氣體,而造成較差的施工環境。因此,施工中應加強通風和勞動保護。
(三)硫酸乙酯
硫酸乙酯可以用濃度為98%的硫酸和無水乙醇(重量比為1:2―3,)自行配制,其反應式如下:
酚醛樹脂的固化方法有加熱(加壓)固化和常溫常壓固化兩種。
由于合成得到的酚醛樹脂中含有較多的水、游離酚和甲醛,在固化過程中又會繼續縮聚同時釋放出水來,因此加熱固化的同時必須加壓,這樣的固化過程必須采用模壓或層壓的方法成型。熱壓成型需要成套機械設備,制品的尺寸也受到限制。為了來適應一般防腐施工的需要,便于在常溫、常壓下手糊施工,可采用加入固化劑常溫固化的方法。一般熱塑性酚醛樹脂和改性酚醛樹脂采用加熱固化的方法,而熱固性酚醛樹脂雖也可采用加熱固化的方法,但較多采用的是常溫固化的方法。
二、固化過程
酚醛樹脂的固化過程和不飽和聚酯樹脂一樣,也分為三個階段,另別稱為A階、B階和C階。
A階樹脂是線型樹脂,能溶解于酒精或丙酮中,一般是指從合成釜中生產得到的酚醛樹脂。
B階樹脂是A階樹脂經進一步反應而轉變成支鏈型的酚醛樹脂,其中部分樹脂已接近凝膠,因此B階樹脂只能部分溶解于酒精或丙酮中。
C階樹脂是已轉變成體型結物的不溶不熔的較完全固化了的樹脂。
熱固性酚醛樹脂在受熱時,能自動地從A階樹脂轉變為B階樹脂,進而成為C階樹脂。在熱固性酚醛樹脂(A階)的貯存過程中也會逐漸發生此類變化,因此樹脂有一定的貯存期,一般貯存期為3個月左右。
三、固化劑
常用固化劑有苯磺酰氯、對甲苯磺酰氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。它們都能分解出氫離子,對固化反應有催化作用。
(一)對甲苯磺酰氯
對甲苯磺酰氯在水存在下會分解生成對甲苯磺酸和氯化氫:

?。ǘ┍交酋B?BR> 苯磺酰氯的固化原理與對甲苯磺酰氯的固化原理相同。苯磺酰氯常溫下是液體,易與酚醛樹脂混勻,且其酸度適中(約為1.2%),固化速度適宜,通常在20℃下40-60分鐘內完成初凝,固化后產物的物理機械性能較好。該固化劑的大缺點是:施工時會放出刺激性很強的氯化氫氣體,而造成較差的施工環境。因此,施工中應加強通風和勞動保護。
(三)硫酸乙酯
硫酸乙酯可以用濃度為98%的硫酸和無水乙醇(重量比為1:2―3,)自行配制,其反應式如下:
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硫酸乙酯作為固化劑的特點是:氣味小,施工條件好;但因其酸度較高,混有固化劑的樹脂的適用期較短,且固化后產物的孔隙較多、脆性較大,因而機械性能較差。
?。ㄋ模┦突撬?BR> 石油磺酸是直餾汽油經磺化反應而得的產品,為褐色粘性液體。石油磺酸作為酚醛樹脂的固化劑的優點是:毒性低、易與樹脂混勻,施工條件好,其初凝時間和固化產物的性能主要取決于石油磺酸中的水分含量,若水分含量低則初凝時間適中,固化后產物的性能較好,但當水分含量高(目前部分商品石油磺酸中的含水量有高達35%的)時,則樹脂不易固化,且固化后產物的性能較差。
以上四種固化劑都各有優缺點,為取長補短,發揮它們各自的優點,也可以采用復合固化劑。實驗證明,采用對甲苯磺酰氯:硫酸乙酯7:3,(重量比)的復合固化劑固化酚醛樹脂,不但凝膠時間適中,而且固化后產物的性能也較好。
?。ㄎ澹?NL型固化劑
為找到更為理想的酚醛樹脂固化劑,南京化學工業公司研制了NL型酚醛樹脂固化劑。該固化劑的主要特點是施工時無揮發物,無刺激性,改善了勞動條件;同時,固化后產物的各項性能均不低于現有其它固化劑固化后的水平。目前它正逐步取代其它幾種固化劑。NL型固化劑的用量一般為6―8%(以酚醛樹脂的重量計)左右。
幾種固化劑的性能比較見下表:










































