酚醛树脂胶黏剂改性的研究

隋月梅

（黑龙江省科学院，黑龙江哈尔滨150001）

酚醛树脂胶黏剂是木材加工中使用的主要胶黏剂之一，具有胶合强度高,耐水、耐热、耐磨及化学稳定性好等优点[1]。如果现有的高温长时间固化条件能够改善，即能够合成一种毒性低、固化速度快的新型酚醛树脂胶黏剂，并且能够用于实际的生产[2]。提高酚醛树脂胶黏剂的固化速度，合成性能优良的新型酚醛树脂胶黏剂无疑会使酚醛树脂胶黏剂的应用得到极大的拓展。对于降低生产成本，提高生产效率具有重要意义。改性后还在军工防护材料、航空航天工业等领域得到前所未有的应用[3]。因此，具有优良性能的酚醛树脂胶黏剂会越来越成为研究的焦点[4]。

1 实验部分

1.1 实验药品

主要药品有锌酚醛树脂(ZPF)，镁酚醛树脂(MPF)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，丁腈橡胶，以及其他助剂和固化剂；主要用到的溶剂有：乙酸乙酯、甲苯、丙酮、乙醇。

1.2 测试酚醛树脂的溶解性

表1 酚醛树脂的溶解性Table 1 The solubilityofphenolic resin

通过表1可以看出，PF2由于不溶于本实验所用溶剂，故不可用作本实验的实验药品。本项目采用PF1为基本材料。

1.3 确定助剂用量对酚醛树脂胶粘剂固化速度的影响

表2 助剂用量对固化速度的影响1Table 2 The effect(A)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

将1#和2#样品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min观察一次，发现1#样品的速度略快于2#。

由此可以表明，在固化温度以及其他固化条件不变的情况下，催化剂A和偶联剂A的用量在较高时，酚醛树脂的固化速度较快。

表3 助剂用量对固化速度的影响2Table 3 The effect(B)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

将1#～3#样品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min观察一次，3#样品的固化速度最快，其次是2#样品，1#样品固化速度最慢。

由此可以表明，加入催化剂A、偶联剂A、聚乙烯醇缩丁醛(PVB),可以提高酚醛树脂的固化速度。

表4 助剂用量对固化速度的影响3Table 4 The effect(C)ofauxiliaryagent amount on the curingvelocity

将1#～4#样品放入烘箱中，在130℃下固化60min，每隔10min观察一次，发现3#样品的固化速度最快，其次是2#样品，1#样品的固化速度是最慢的。

由此可以表明，当固化温度及其它固化条件不变的情况下，镁酚醛树脂(MPF):聚乙烯醇缩丁醛(PVB) =1:1时，酚醛树脂固化速度最快。

1.4 筛选符合实验要求的固化剂

表5 选取符合实验要求的固化剂1Table 5 The selection ofcuringagent(A)which can meet the requirement ofexperiment

将1#～5#样品放入烘箱中，150℃固化5min，固化速度由快到慢依次为2#，5#，4#，3#，1#。继续在150℃加热固化，在到达9min，5#、2#样品基本完全固化。

重复上述实验一次，发现5#样品的固化时间有所增加，略慢于4#样品。

造成这种情况的可能原因是所添加的固化剂B1溶解得不充分，即可能是固化剂B1的溶解度不足以使其全部溶解。

由于可能出现的固化剂溶解不完全的情况，所以在下一步选取符合实验条件的固化剂的过程中，将添加固化剂的量由原来的0.5%减少到0.1%。

表6 选取符合实验要求的固化剂2Table 6 The selection ofcuringagent(B)which can meet the requirement of experiment

将1#～7#样品放入烘箱中，150℃固化5min，观察一次，继续在150℃固化到10min停止。其中5#、6#、7#样品的固化速度比其他几个样品快(6#＞7#＞5#),其它几个样品的固化速度相差不大。

重复上述实验一次，得到的结果相同。

表7 选取符合实验要求的固化剂3Table 7 The selection ofcuringagent(C)which can meet the requirement ofexperiment

将1#～7#样品放入烘箱中，150℃固化5min，观察一次，继续在150℃固化到10min停止。固化速度由快到慢依次为6#＞7#＞5#＞1#＞4#＞3#＞2#。

重复上述实验一次，得到的结果大致相同。

由此可以表明固化剂A,固化剂B1,固化剂B均比较符合本实验的要求。但固化剂A和固化剂B1在整个体系中的溶解度并不理想，所以固化剂B是最佳的选择。

1.5 酚醛树脂胶黏剂的性能检测

1.5.1 酚醛树脂胶黏剂固体含量的测定

对于酚醛树脂胶黏剂的固体含量的测定，参照国家标准GB/T14074.5-93进行测试。120℃时将酚醛树脂胶黏剂在真空烘箱内干燥2h，比较烘干前后质量变化，固体含量按R=(m2/m1)·100%计算，式中m1、m2分别代表干燥前后的酚醛树脂胶黏剂质量。本文固体含量均为50%。

1.5.2 酚醛树脂胶黏剂固化时间的测定

酚醛树脂胶黏剂的固化时间参照GB/ T14074.12-1993胶黏剂检验标准（适用于醇溶性酚醛树脂聚合时间的测定），称取1.2 g（精确至0.1 g）酚醛树脂，使其均匀分布在预先加热到（150±1）℃的铁板中心圆槽内，开始记时，同时用细玻璃棒不断搅拌，树脂逐渐变稠。用玻璃棒向上拉丝，直至拉不成丝时，立即停止记时，记录的时间即为树脂的聚合时间，用s为单位表示。本实验采用的方法为，取2g左右样品，放入预先已升温到150℃的烘箱中，以5min为一个标准，5min如果仍未完全固化，每隔1min观察一次，直至其完全固化为止，以min为单位表示。

1.5.3 酚醛树脂胶黏剂强度的测定

将钢片按和砂纸成45°角方向水平沿同一方向打磨，共打磨12对钢片，将配置好的1#、2#、3#样品各取少量涂在钢片上，每个样品涂4对钢片。把涂好的钢片放入烘箱中，先在75℃下烘干15min，目的是烘干配置好的酚醛树脂胶黏剂中的溶剂，然后将烘箱调至180℃，将烘干溶剂后的钢片加压，放入烘箱中，在180℃下固化15min。表8表明1#胶黏剂常温和250℃的粘接强度高于其他两种。该体系具有较快的固化速度和粘接强度。

表8 测定胶黏剂强度的样品Table 8 The bondingstrength ofadhesive samples

采用instron:4467电子万能材料试验机在测试速度为15mm/min，测试温度为常温的条件下对样品进行拉伸剪切强度测试；采用instron：4505电子万能材料试验机在测试速度为15mm/min，测试温度为250℃的条件下对样品的拉伸剪切强度进行测试。

2 小 结

为了探讨酚醛树脂胶黏剂在添加合适的固化剂后对其的固化时间、固化温度、拉伸剪切强度等性能的影响。本文比较分析了在不同条件下，添加不同种类、不同比例固化剂对酚醛树脂胶黏剂固化及性能的影响。从实验数据中分析可知，在酚醛树脂胶黏剂中添加固化剂的种类和用量对其固化有着很大影响。在本文所研究的固化体系中，由于添加了固化剂及其他一些助剂,所以是酚醛树脂胶黏剂的固化时间及固化温度均有所下降。

[1]赵临五,王春鹏.低温快速固化酚醛树脂胶黏剂的研制及应用[J].林产工业,2000(4):17～21.

[2]艾军,濮安彬,李晓平,等.刨花板用快速固化酚醛树脂胶的研究[J].木材工业,1997,11(1):15～17.

[3]范儆,梁国正.酚醛树脂共聚改性[J].材料导报,1998,12(5):57～60.

[4]柳海兰,张南哲.木材工业用酚醛树脂胶黏剂的现状及研究进展[J].延边大学学报(自然科学版),2006,32(2):118～121.