淺談酚醛樹脂膠PF粘劑快速固化研究

秦鑫

【摘 要】上世紀(jì)之初酚醛樹脂膠（PF）就已經(jīng)作為粘接各類材料的膠粘劑而被廣泛使用。當(dāng)前，在所有的合成膠粘劑中酚醛樹脂膠（PF）的使用量仍舊占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，是較為主要的品種之一。這種品種的膠粘劑雖然具有較好的耐候性與粘結(jié)強(qiáng)度，但是需要較長的固化時(shí)間，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用固化劑加快酚醛樹脂膠固化速度。

【關(guān)鍵詞】酚醛樹脂膠（PF）；固化時(shí)間；固化劑

酚醛樹脂膠（PF）具有良好的耐候性及較大的粘結(jié)強(qiáng)度，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、使用量最多的膠粘劑。然而酚醛樹脂（PF）在固化時(shí)需要較高溫度，且固化后顏色比較深。一般來講，酚醛樹脂（PF）只有在熱壓達(dá)到130攝氏度至150攝氏度時(shí)才可以固化完全，產(chǎn)生較強(qiáng)的膠合強(qiáng)度。假設(shè)熱壓度達(dá)不到要求的時(shí)候，為了確保膠合質(zhì)量，只有將熱壓的時(shí)間延長才可以，但是這樣又會(huì)降低生產(chǎn)效率。假設(shè)可以研究出提高酚醛樹脂（PF）固化效率的技術(shù)，將對(duì)相關(guān)領(lǐng)域起到極大的推動(dòng)作用。在國外相關(guān)技術(shù)工作人員在這方面研究付出了很大的努力，總的來說有下面幾種提高酚醛樹脂（PF）固化速度的技術(shù)：

第一，用Ca++、Zn++、Mn++、Mg++等離子提高苯酚鄰位羥甲基化的比例，這樣還沒有固化的酚醛樹脂膠（PF）中就有更多的自由對(duì)位，進(jìn)而縮短其固化需要的時(shí)間。

第二，提高酚醛樹脂膠（PF）中的酸堿性，可以極大地提高其固化的速度。

第三，提高酚醛樹脂膠（PF）的聚合度，也同樣可以加快膠體的固化。

第四，在沒有固化的酚醛樹脂膠（PF）中添加一定比例的固化劑，進(jìn)而將酚醛樹脂膠（PF）所需熱壓時(shí)間減少，又或者是將膠體熱壓所需溫度降低。

我們?cè)诳偨Y(jié)以往研究成果的基礎(chǔ)上，試著在酚醛樹脂膠（PF）中添加符合催化劑，這樣既可以有效改進(jìn)了膠體的聚合技術(shù)，生產(chǎn)出大量的低游離酚與游離酚，提高酚醛樹脂膠（PF）的固化時(shí)間，然后再加入百分之五至百分之十的比例固化劑，較少酚醛樹脂膠（PF）所需的熱壓時(shí)間，降低其熱壓溫度。接下來我們將這種酚醛樹脂膠（PF）的具體性能指標(biāo)與其在不同熱壓時(shí)間和溫度中的膠合情況匯報(bào)如下。

1.該品種酚醛樹脂膠（PF）的性能指標(biāo)

1.1理化指標(biāo)

下表為添加復(fù)合催化劑的酚醛樹脂膠（PF）與添加氫氧化鈉作為催化劑的酚醛樹脂膠（PF）兩種膠體的理化指標(biāo)：

普通酚醛樹脂膠（PF）與快速固化酚醛樹脂膠（PF）理化指標(biāo)對(duì)比表

1.2凝膠時(shí)間對(duì)比

檢測(cè)酚醛樹脂膠（PF）的凝膠時(shí)間時(shí)，可以采用恒溫一百攝氏度的水浴進(jìn)行檢測(cè)，這樣可以檢測(cè)出酚醛樹脂膠（PF）固化需要的時(shí)間，下表同樣列出了兩種酚醛樹脂膠（PF）所需的凝膠時(shí)間長度。

一百攝氏度兩種酚醛樹脂膠（PF）需要的凝膠時(shí)間比較

從上表可以看出，在酚醛樹脂膠（PF）還沒有添加固化劑的時(shí)候其凝膠時(shí)間與普通酚醛樹脂膠（PF）并沒有較大的差別，而在加入百分之五至百分之十比例的固化劑之后其凝膠時(shí)間對(duì)比起普通品種的酚醛樹脂膠（PF）就可以少將近2至4分鐘。

2.馬尾松膠合板的試制

試制相關(guān)工作實(shí)在實(shí)驗(yàn)室中開展的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具體如下：

2.1在四個(gè)階段的熱壓溫度中馬尾松膠合板的膠合實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在酚醛樹脂膠（PF）中添加了百分之十的固化劑，然后用厚度為1.8毫米的馬尾松單板在130攝氏度～140攝氏度、120攝氏度～130攝氏度、110攝氏度～120攝氏度、100攝氏度～110攝氏度這四個(gè)溫度階段中進(jìn)行膠壓三合板的實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表：

常見的酚醛樹脂膠（PF）在140攝氏度左右就會(huì)固化，而在120攝氏度至130攝氏度的時(shí)候，添加了氫氧化鈉固化劑的酚醛樹脂膠（PF4）就已經(jīng)不能達(dá)到相關(guān)強(qiáng)度需要，然而添加復(fù)合催化劑的酚醛樹脂膠（PF1）則依然能達(dá)到1.70Mpa的強(qiáng)度，同時(shí)具有百分之四十九的木破率。在110攝氏度至110攝氏度的熱壓溫度時(shí)，兩種酚醛樹脂膠（PF）都已經(jīng)不能達(dá)到相關(guān)強(qiáng)度需求。而在這種情況下，在兩種膠體中添加了百分之十的固化劑之后，兩種膠體即使是在100攝氏度至110攝氏度的熱壓溫度之下依然可以達(dá)到相關(guān)強(qiáng)度指標(biāo)，這就證明在酚醛樹脂膠（PF）中添加固化劑之后，可以將膠體固化溫度有效降低，提升膠體的固化效率。

2.2添加不同比例的固化劑對(duì)于酚醛樹脂膠（PF）的膠合效果的影響

在酚醛樹脂膠（PF）中添加分別添加百分之五與百分之十的固化劑，然后每毫米熱壓1分鐘時(shí)間，應(yīng)用不相同的熱壓溫度，進(jìn)行馬尾松膠合板的壓制，膠合效果見下表：

在酚醛樹脂膠（PF）中添加不同比例固化劑的膠合效果對(duì)比

由上表可見，PF膠添加5%固化劑，即有較好的快速固化效果，可以達(dá)到與UF膠相當(dāng)?shù)墓袒俣取?/p>

2.3不同熱壓時(shí)間的膠合試驗(yàn)結(jié)果

三種PF膠各加10%固化劑， 固定熱壓溫度為120攝氏度～130攝氏度，一次熱壓二張馬尾松三合板（單板厚1.8mm）總厚度10.8mm，結(jié)果見下表。

由上表可見三種PF膠加入10%固化劑，熱壓7min，膠合強(qiáng)度和木破率均好。PF5熱壓5分鐘至6分鐘，木破率還達(dá)46%，可見快速固化效果顯著。上表結(jié)果還說明，添加適量固化劑無論對(duì)用復(fù)合催化劑制得的快速固化PF膠，還是用氫氧化鈉催化劑制得的普通PF膠，都有明顯的促進(jìn)固化作用。

3.竹木復(fù)合車廂板的試制

應(yīng)某大學(xué)竹材工程研究中心要求，按中試規(guī)模用100升反應(yīng)釜制備兩批快速固化酚醛樹脂膠（PF）共200千克（ 即PF2、PF3），用50升反應(yīng)釜制備25千克固化劑。這兩批快速固化PF膠的理化指標(biāo)和凝膠時(shí)間均符合“九五”攻關(guān)合同規(guī)定的指標(biāo)。

用中試制得的快速固化酚醛樹脂膠（PF），在廣德寧廣竹膠板廠進(jìn)行生產(chǎn)性制板試驗(yàn)，試制5m3竹木復(fù)合車廂板（厚50毫米），熱壓溫度115攝氏度～125攝氏度，熱壓時(shí)間40分鐘（相當(dāng)于原PF膠的80%），膠合質(zhì)量良好。

4.結(jié)束語

（1）用復(fù)合催化劑和改進(jìn)的聚合工藝制得的快速固化酚醛樹脂膠（PF），游離酚和游離醛均低， 固化速度比用氫氧化鈉為催化劑的普通酚醛樹脂膠（PF）快，可在120攝氏度至130攝氏度、熱壓時(shí)間1min/mm制得合格的室外級(jí)膠合板。

（2）添加百分之五至百分之十固化劑對(duì)快速固化酚醛樹脂膠（PF）和普通酚醛樹脂膠（PF）都有顯著的促進(jìn)固化作用，可在100攝氏度～120攝氏度、熱壓時(shí)間1min/mm或在120攝氏度～130攝氏度、熱壓時(shí)間0.6～0.7min/mm制得合格的室外級(jí)膠合板。

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