[发明专利]一种高性能改性酚醛树脂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子聚合物的改性，具体地说，是对酚醛树脂的改性。

背景技术

酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂，迄今已有近百年的历史。由于其原料易得，价格低廉，成型工艺性好，具有优异的机械性能、阻燃性和耐热性等。所以，成为当代工业部门不可缺少的原材料，在各个行业得到了广泛的应用。但是，随着工业的高速发展，对各种机械的要求都有了很大的提高，因而对酚醛树脂的性能提出了更高的要求，如较高的热分解温度、足够高的粘结强度和较好的耐磨性等。在磨料磨具中，作为粘合剂的酚醛树脂对这些性能起着至关重要的作用，由于传统的纯酚醛树脂存在脆性大、韧性差和耐热性不足(它在250℃左右就开始分解)等缺陷，已越来越满足不了现代磨料磨具行业的需要。为此，科技工作者对酚醛树脂进行了大量的改性研究工作。目前对酚醛树脂进行改性主要有两个途径：一是外加柔韧性聚合物或在酚结构中引入柔性结构单元，以提高酚醛树脂的韧性；二是提高酚醛树脂结构中芳杂环含量或引入其它聚合物或单质的结构单元，以提高酚醛树脂的耐热性。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提出了一种高性能改性酚醛树脂及其生产方法。该改性酚醛树脂耐热性好、强度高和韧性好，可以用于制造高性能的磨具磨料产品，特别是在高温磨削方面，如重负荷砂轮。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种高性能改性酚醛树脂，本发明的改进在于采用苯氧树脂对酚醛树脂进行改性。苯氧树脂的分子量在M_W20000-400000。

上述的高性能改性酚醛树脂的制备方法，可以采用以下方法中的一种：

(1)反应容器中将苯酚溶解苯氧树脂后，加入酸性催化剂，在加热和搅拌的条件下进行，分批加入甲醛溶液，100℃回流反应2小时；常压蒸馏后，真空脱酚至软化点110-120℃，放料冷却成固体；然后和六次甲基四胺混合磨粉，细度残留量3％以下(以0.074mm筛子计)。

(2)将苯酚、甲醛和酸性催化剂加入反应容器中，并在加热和搅拌的条件下进行反应，100℃回流反应1小时，常压蒸馏后，加入苯氧树脂，使其再和酚醛树脂反应，真空脱酚至软化点110-120℃，放料冷却成固体树脂；然后和六次甲基四胺混合磨粉细度残留量3％以下(以0.074mm筛子计)。

本发明的合成工艺是先用苯酚将苯氧树脂溶解，然后进行酚醛树脂的合成反应；或先合成酚醛树脂，在常压蒸馏到120-185℃，将苯氧树脂加入树脂中再进行合成反应。

所述的酸性催化剂是硫酸、盐酸、草酸、对甲苯磺酸、磷酸或其组合，加入量占苯酚投料重量的0.1～5wt％。

本发明使用六次甲基四胺作为固化剂，所述的六次甲基四胺的加入量占所述的固体树脂重量的7～19wt％，比较好的为8-14wt％，最好的是10-12wt％。

本发明使用的苯氧树脂的分子量在M_W 20000-400000，比较好的是M_W 30000-200000，最好是M_W 50000-100000。苯氧树脂的加入量在2～20wt％(占苯酚投料量)。比较合适的加入量为5～15wt％，最合适的为6～8wt％。

发明使用的催化剂为酸性催化剂，包括硫酸、盐酸、草酸、对甲苯磺酸、磷酸，单独或者组合使用。比较好的为硫酸和草酸。加入量在0.1-5wt％(占苯酚投料量)。

实现上述发明目的的技术关键是加入苯氧树脂来改性酚醛树脂。苯氧树脂(phenoxy resin)，又名聚酚氧树脂或聚羟基醚，是一类热塑性树脂。分子结构式如下：

苯氧树脂是一种坚韧和有延展性的树脂，具有很高的粘附强度和良好的耐冲击性能。其分子链上含有醚键和侧羟基可以促进对极性基材和填料的润湿和结合力。因此，苯氧树脂在酚醛树脂中加入一定量时，通过和酚醛树脂交联，影响了酚醛树脂的分子结构，从而使酚醛树脂及用该树脂制造的材料的强度明显增加，并提高产品的耐磨性能及其耐热性能。通过和普通酚醛TGA对比结果分析：苯氧树脂改性酚醛树脂的热分解温度为441.38℃(图1)，而普通酚醛树脂的热分解温度为404.89℃(图2)。

本发明的优点如下：

1.由于苯氧树脂本身具有优越的耐热性，改性酚醛树脂后的耐热性较纯酚醛树脂有较大的提高。

2.苯氧树脂粘结能力高，使树脂的耐磨性得到很大的提高；