酚醛泡沫复合材料综述
第一篇:酚醛泡沫复合材料综述
国内外酚醛泡沫保温材料主要生产厂家介绍
字体大小:大 | 中 | 小2012-01-16 15:05 阅读(101) 评论(0)分类:酚醛泡沫保温材料介绍及行业分析
酚醛泡沫(PF)素有“保温材料之王”的美称,是新一代保温防火隔音材料。目前,在发达国家酚醛发泡材料发展迅速,已广泛应用于建筑、国防、外贸、贮存、能源等领域。美国建筑行业所用的隔音保温泡沫塑料中,酚醛材料已占40%,日本也已成立酚醛泡沫普及协会以推广这种新材料。本文简要介绍了国内外酚醛泡沫保温材料的主要生产厂家,供读者参考。
一、国外PF的主要生产厂家
1、英国普玛洛克制品公司
普玛洛克制品公司是一家生产酚醛外保温板的知名厂家,板的尺寸为(900~1200)mm×600mm,最厚不超过100mm,导热系数为0.018W/m·K,防火性能达到BS476-7的要求。该公司经多年来的开发研究,按照英国标准制定并实施了一套完整成熟的施工应用技术体系,在上世纪90年代就成功地在砖石或混凝土墙面上应用,而且无论新的或既有的、高层的或低层的建筑都可应用。经过检测试验和评审,有关建设部门在1997年2月授予了该公司“普玛洛克酚醛外保温系统”应用许可证。该公司宣称,普玛洛克酚醛外保温系统除提供酚醛外保温板外,也供应酚醛外保温系统专用配套辅助材料,如砂浆、网格布和锚固件等,外保温系统在公用建筑或民用住宅施工后至少30年不会出现损坏事故。
2、英国可耐福干墙公司
可耐福干墙公司隶属于德国可耐福集团,该集团是最大、最早生产石膏板的家族企业。它的产品名为可耐福酚醛叠合板,是一种9.5mm石膏板贴面PF墙体保温板,主要销售对象是用来做外墙内保温和隔墙。产品最大的特点是具有优良的防火隔热、隔音性能,特别是隔音性能对住房和办公大楼降低噪音尤为重要。
3、英国金斯潘保温材料公司
金斯潘保温材料公司(Kingspan Insulation Ltd)是欧洲酚醛泡沫协会主要成员,也是世界上最大的PF保温材料生产厂家之一。它的PF商标名为Kooltherm,根据用途不同分成10个牌号。常用牌号如下:K3是用于地板保温;K7是用于屋面保温;K8是一般传统墙体保温;K10是天花板保温:K12是用于钢框架或木框架结构外墙保温;K17是带石膏板贴面用于外墙内保温。其中,K12板是金斯潘公司的主要产品,适用于钢框架或木框架结构外墙保温,其导热系数很低。
4、美国西碧化学公司 西碧化学公司(C.P. Chemical Company,Inc.)建立于1966年,多年来主要从事酚醛树脂、表面活性剂、催化剂及相关发泡设备的生产销售和研究开发。近40年来,该公司致力于开发一种名为Tripolymer的PF,1975年得到了美国能源部的支持和认可,经过3年来的深入研究和试验,成功地将它推向市场。如今,该公司在美国国内已有8个生产厂,在英国、德国和澳大利亚也建立了工厂。近年来,该公司又开发了一种直接将发泡浆料通过喷枪现场喷注到空心砖或中空水泥砌块中的专利技术,发泡浆料是改性酚醛树脂共聚物与固化剂的双组分Tripolymer预聚体。由于Tripolymer具有很好的防火性和隔音性,所以它已广泛用于学校、医院和民宅。通过美国《燃烧级别测试准则》标准证明,没有其他能现场喷注的有机泡沫可达到Tripolymer优良的防火性能。
5、美国泡沫技术公司
美国泡沫技术公司(American Foam Technologies,Inc.)的Thermo-Cor是采用喷注或挤出成型的PF保温材料。该产品的结构强度比相同密度的普通PF泡沫更高,完全符合联邦航空安全条例的各项技术指标,在222℃高温下不分解。它的FST特性极好,因此以该产品为芯材制成的复合材料可用在飞机、高速列车、船舶发动机罩等部位。Thermo-Cor也适用于医院、楼房等防火要求严格的墙体保温系统,该产品pH值为6~6.5(接近中性),对金属几乎不存在腐蚀问题,尤其将它用在金属屋面和防火门更为合适。该公司还开发了一种常温喷注专利技术,A、B双组分分别装在大铁桶内,A是树脂助剂等组分,B是PSA等固化剂组分。通过专用计量喷枪将双组分高速混合插进中空墙体砌块中进行现场发泡,也可喷注在金属屋面和防火门内发泡。
6、日本旭化成建材公司
旭化成建材公司(Asahi Kasei Construction Materials)近年来推出了商标名为新曙光的PF产品。在生产过程中,发泡剂采用碳氢化合物代替会破坏臭氧层的CFC、HCFC。新曙光PF保温板已通过了日本、中国和英国的防火等各项试验,由于达到了日本燃烧性标准的技术指标,得到了日本不燃材料认定证书,并且获得了日本经济产业厅和环境厅的节能和环保大奖。该公司正在大力推广新曙光PF保温板在外墙、屋面、天花板、地板和隔墙等处的保温应用,并已制定了名为NoiM系统安装工程施工技术规范。
二、国内PF的主要生产厂家
1、北京莱恩斯高新技术有限公司
莱恩斯高新技术有限公司生产的OPF傲德酚醛防火保温板于2008年研发成功,是对酚醛树脂改性而成的泡沫保温材料,集导热系数低、防火等级高、透气、尺寸稳定等优点于一身,通过改性后酚醛树脂连续生产出来的保温材料,防火性能为B1级,复合后可达到A级。此外,该公司还研发出同等系列产品,如OPF傲德防火隔离带、OPF傲德保温装饰一体化板、傲德酚醛彩钢夹芯板等系列产品,在不同领域得到了广泛应用。
2、厦门高特高新材料有限公司
高特高新材料有限公司推出了高特酚醛复合型建筑节能保温板(简称GW型复合保温板)。GW型复合保温板是一种根据用途选用不同材质的面层材料与保温芯材酚醛泡沫板进行双面或单面复合的板材,采用高特公司最新专利技术复合生产线连续化一次生产成型,种类繁多,可适用于多种类型建筑物的保温隔热要求。GW-I型复合保温板以酚醛泡沫板为芯材,双面或单面复合聚合物砂浆(含玻纤网格布);GW-Ⅱ型复合保温板以酚醛泡沫为芯材,双面或单面复合玻纤毡、牛皮纸、铝箔等。
3、苏州美克思科技发展有限公司
maxinsulation®PF板是美克思科技发展有限公司生产的一种优质的防火型酚醛泡沫板,具有阻燃、导热系数低、质轻、强度高、无毒低烟、抗火焰穿透、绝热、耐热、保温、使用温度范围广、耐腐抗老化、防水防湿等特性,有较强的环保节能功效,主要应用于对节能要求较高及阻燃的公共建筑外墙外保温和外墙内保温,也可用于屋顶保温和地暖。maxinsulation®PF外墙外保温系统是苏州美克思科技发展有限公司针对目前建筑节能市场的需求所开发的一款外墙外保温系统。系统以美克思科技发展有限公司生产的maxinsulation®PF板为保温层材料,以性能优异的聚合物改性粘结砂浆粘结,20米以上辅以机械锚固材料进行固定,外抹聚合物抹面砂浆并内置耐碱玻纤网格布作为增强防护层,外饰面采用涂料或彩色砂浆,具有防火性能好、质量轻、绝热性好、耐热性能好、尺寸稳定性好等特点。该系统可应用于对建筑物防火性能有特殊要求的外墙外保温系统。
4、山东圣泉化工股份有限公司
圣泉改性酚醛泡沫外墙外保温板,是山东圣泉化工股份有限公司根据外墙用保温板应具有不燃、低烟、抗高温歧变,而研制开发的新型改性酚醛泡沫外墙保温防火板材。该产品是由酚醛树脂加入阻燃剂、抑烟剂、发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料,双面由增强层复合而成。该产品的特点是不燃、低烟、抗高温歧变,保留了原有泡沫塑料型保温材料质轻、施工方便等特点,可应用于薄抹灰外墙外保温系统、外墙保温装饰一体化系统以及干挂幕墙的保温系统。
5、上海雅达特种涂料有限公司
雅达特种防火酚醛板产品型号为EF-169,在高温下不熔滴、不软化、发烟量低,不扩散火焰,耐火焰穿透,达到国家A级防火标准,并且具有良好的保温节能效果,将优异的防火性能与良好的节能效果集于一身,不仅可以用于传统外墙外保温系统,也可以与饰面层复合制作保温装饰一体化板,还可以用于构筑传统EPS/XPS/PU外墙保温系统防火隔离带,用作幕墙内的防火保温隔热材料、防火门内隔热材料,以及低温或高温场合的防火保温隔热材料。
第二篇:酚醛泡沫保温材料国内外发展概况、发展趋势及技术需求分析
——营口象圆新材料工程技术有限公司
酚醛泡沫保温材料是在低热条件下,在可发性酚醛树脂中加入固化剂(酸)、表面活性剂(乳化剂)、发泡剂及其他填料后,经浇注、发泡、层压、修边、切割及熟化等工序后制成的闭孔型热固性硬质泡沫塑料。以难燃、低烟、低毒、抗高温歧变、绝热隔热、隔音、易成型加工等特点以及较好的耐久性被称为“保温之王”,是最理想的有机保温材料。
1. 国内外发展概况与技术对比
早在1940年,德国便已经首次将酚醛泡沫作为保温隔热层应用在飞机上。1970年以后,北美、西欧等一些国家对酚醛泡沫进行深入研究后,原联邦德国、前苏联、美国及日本等国首次将酚醛泡沫作为建筑隔热保温的主体材料。20世纪80年代,英国(HP chemical)、美国(koppers)、原联邦德国(dynamite Noble)、前苏联、韩国及日本等国已具有酚醛泡沫保温板材连续层压生产技术,其中前苏联还开发了现场喷涂酚醛泡沫的施工技术。
美国泡沫技术公司(American Foam Technologies,Inc.)生产的Thermo-Cor型酚醛泡沫保温材料pH为6.5(几乎为中性),对金属几乎不存在腐蚀,尤其适用于建筑外墙保温、金属屋面保温和防火门的保温芯材。英国普玛洛克制品公司生产的同类产品导热系数低至0.016~0.018W/(m•K),保温性能极好。德国可耐福集团公司生产的酚醛泡沫墙体保温板产品的抗拉强度达到0.15MPa,尤其适用于外墙
内保温和隔墙。英国金斯潘保温材料公司(Kingspan Insulation Ltd)是世界上最大的酚醛泡沫保温材料生产厂家,该公司根据产品用途的不同,将酚醛泡沫保温材料划分为10个型号,其中K8系列产品应用于外墙保温,该型号产品pH值接近于中性,密度为40kg/m3,导热系数不高于0.020W/(m•K)。美国西碧化学公司(C.P.Chemical Company,Inc.)推出了Tripolymer型酚醛泡沫保温产品,该产品韧性极好,已经完全解决了产品粉化及易掉渣等问题。值得一提的是,日本旭化成建材公司近年来推出了商标名为“新曙光”的改性酚醛泡沫保温产品,通过采用独特的发泡技术和工艺配方,该型号产品闭孔率超过96%,吸水率极低,导热系数接近于0.020W/(m•K),密度低于30kg/m3,生产成本显著降低,而且泡沫表面细腻光滑。
国内对酚醛泡沫的技术研究起步于20世纪90年代初,且初期多为开孔型泡沫产品,主要用作花卉泥。21世纪初,因国内外墙保温工程中保温材料的燃烧而引发的火灾事故呈逐年递增的趋势,人们开始研究闭孔型酚醛泡沫生产技术,并逐渐将其应用于建筑外墙保温领域。由于国内对酚醛泡沫的研究起步较晚,致使我国同类产品技术水平较国外发达国家相比存在一定的差距。国内酚醛泡沫保温材料的密度一般为50kg/m3,密度较高,产品生产成本提高;酸性强(pH值约为2~4),影响产品施工使用过程中与粘结胶浆及抹面胶浆的粘结强度,严重降低了外墙保温系统的耐候性及安全性;导热系数约为0.026~0.034W/(m•K),保温性能明显低于国外同类产品;闭孔率普遍低于90%,从而造成产品吸水率偏高,影响外保温系统的耐久性。
此外,国内同类产品还存在易粉化、韧性较差的缺陷。 2. 国内外市场应用状况
在国外,美国建设行业所用的保温泡沫塑料中,酚醛保温材料已占40%;日本政府出台法规,将耐热性能好、燃烧后发烟量低的酚醛泡沫作为公共建筑的标准耐燃物。法国、北欧建筑部门认为只有酚醛泡沫保温材料有较好的防火性,普遍用于大型公寓;俄罗斯、东欧广泛将酚醛泡沫保温材料用在公共建筑中;英国、西欧、中东新建工程优先采用酚醛泡沫保温材料;北美、欧盟用于建筑节能和运输工具的酚醛泡沫保温材料年用量均已突破5万吨以上。
在国内,自一系列外墙保温工程恶性火灾发生以来,酚醛泡沫优异的产品性能及施工性能逐渐被建筑行业所认可,酚醛泡沫的外墙保温市场逐渐形成。据不完全统计,截止到2013年底,全国约3500万平方米酚醛泡沫保温板应用于各类外墙保温工程。1000余万平方米(1万吨)酚醛铝箔夹心板应用于中央空调暖通管道。
目前酚醛泡沫最大的消费市场是建筑保温、中央空调系统的风管、水管保温,约占总消费量的80%。而化工、制冷、船舶、运输、冶金等适合酚醛泡沫使用的地方,因为规范、习惯、价格、竞争等原因,还没有大面积推广。 3.技术需求分析
酚醛树脂是以酚类化合物和醛类化合物经缩聚而制得的,由于其分子结构具有易氧化的酚羟基和亚甲基,从而造了酚醛泡沫延伸率低、质脆易粉化、硬度大、抗弯折性能较差等缺点,这极大地限制了酚醛
泡沫保温板在建筑领域的应用。另外,传统的酚醛泡沫保温材料在生产过程中采用酸做固化剂,发泡成型后的产品表面泡孔内残存着大量的酸,外墙保温工程施工过程中,抹面胶浆和粘结胶浆中的碱性物质会与残存在保温板泡孔内部的酸发生化学反应,进而对整个外保温系统的耐候性及安全性产生重大的影响。
为了从根本上解决酚醛泡沫保温材料易粉化、脆性大、强度低和酸性较强的问题,提高产品综合性能,缩小与国外的技术差距,满足市场对绿色、安全、经济的防火保温材料的迫切需要,进行高性能酚醛树脂、酚醛泡沫物理和化学改性、高性能酚醛泡沫复合材料的研究势在必行。 4.市场需求分析
近年来,我国外墙保温工程的火灾事故呈逐年多发的趋势,给人们的生命和财产安全造成巨大损失。究其根源,均为易燃外墙保温材料(模塑聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板)惹的祸。为有效防止建筑外保温系统火灾事故的发生,2011年国务院发布了《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发【2011】46号)文件规定“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料,严格限制使用可燃材料。”2013年辽宁省发布地方标准D21/T2116-2013《建筑消防安全技术规范》,对于建筑高度小于等于100m的住宅建筑,规定其所用保温材料的燃烧性能不低于B1级,当采用B1级保温材料时,要采用热固性材料并用不燃烧材料做防护层。同年,辽宁省住房和城乡建设厅发布了《关于做好推广应用酚醛
保温板工作的通知》(辽住建【2013】279号),文件规定“从2014年开始,新建建筑工程、既有建筑节能改造工程,原则上要优先采用酚醛保温板。”上述技术规范和文件的出台,体现了我国各级政府部门顺应民意,加强对建筑外墙保温材料监管的愿景与决心。
我国正处在快速城市化的发展过程中,平均每年新建建筑面积20亿m2(外保温占建筑面积的1/3,约6.7亿m2)左右,相当于全世界每年新建建筑的40%。不但面临着新增建筑必须采取高效节能措施的任务,既有的470亿m2(外保温占建筑面积的1/3,约156亿m2)建筑也面临着逐步进行节能改造的艰巨任务。建筑市场急需高效、阻燃、轻质、安全、成本低廉的隔热保温材料。
酚醛泡沫作为一种绿色、安全、经济的防火保温材料,具有广阔的市场前景。
第三篇:酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展
酚醛树脂是最早工业化的合成树脂,已经有100年的历史。由于它原料易得,合成方便以及树脂固化后性能能满足很多使用要求,因此在模塑料、绝缘材料、涂料、木材粘接等方面得到广泛应用。近年来,随着人们对安全等要求的提高,具有阻燃、低烟、低毒等特性的酚醛树脂重新引起人们重视,尤其在飞机场、火车站、学校、医院等公共建筑设施及飞机的内部装饰材料等方面的应用越来越多[1]。
与不饱和聚酯树脂相比,酚醛树脂的反应活性低,固化反应放出缩合水,使得固化必须在高温高压条件下进行,长期以来一般只能先浸渍增强材料制作预浸料(布),然后用于模压工艺或缠绕工艺,严重限制了其在复合材料领域的应用。为了克服酚醛树脂固有的缺陷,进一步提高酚醛树脂的性能,满足高新技术发展的需要,人们对酚醛树脂进行了大量的研究,改进酚醛树腊的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。近年来国内相继开发出一系列新型酚醛树脂,如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。可以用于smc/bmc、rtm、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。本文结合作者的研究工作,介绍了酚醛树脂的改性研究进展及rtm、拉挤等酚醛复合材料成型工艺的研究应用情况。
1酚醛树脂的改性研究
1.1聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂
工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂,它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力,改善酚醛树脂的脆性,增加复合材料的力学强度,降低固化速率从而有利于降低成型压力。用作改性的酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成的苯酚甲醛树脂。用作改性的聚乙烯醇缩醛一般为缩丁醛和缩甲乙醛。使用时一般将其溶于酒精,作为树脂的溶剂。利用缩醛和酚醛羟甲基反应合成的树脂是1种优良的特种油墨载体树脂。
1.2聚酰胺改性酚醛树脂
经聚酰胺改性的酚醛树脂提高了酚醛树脂的冲击韧性和粘结性。用作改性的聚酰胺是一类羟甲基化聚酰胺,利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而达到改性的目的。用该树脂制成的渔竿等薄壁管具有优良的力学性能。
1.3环氧改性酚醛树脂
用热固性酚醛树脂和双酚a型环氧树脂混合物制成的复合材料可以兼具2种树脂的优点,改善它们各自的缺点,从而达到改性的目的。这种混合物具有环氧树脂优良的粘结性,改进了酚醛树脂的脆性,同时具有酚醛树脂优良的耐热性,改进了环氧树脂耐热性较差的缺点。这种改性是通过酚醛树脂中的羟甲基与环氧树脂中的羟基及环氧基进行化学反应,以及酚醛树脂中的酚羟基与环氧树脂中的环氧基进行化学反应,最后交联成复杂的体型结构来达到目的,是1种应用最广的酚醛增韧方法。
1.4有机硅改性酚醛树脂
有机硅树脂具有优良的耐热性和耐潮性。可以通过使用有机硅单体与线性酚醛树脂中的酚羟基或羟甲基发生反应来改进酚醛树脂的耐热性和耐水性。
采用不同的有机硅单体或其混合单体与酚醛树脂改性,可得不同性能的改性酚醛树脂,具有广泛的选择性。
用有机硅改性酚醛树脂制备的复合材料可在200-260℃下工作应用相当长时间,并可作为瞬时耐高温材料,用作火箭、导弹等烧蚀材料。
1.5硼改性酚醛树脂
由于在酚醛树脂的分子结构中引入了无机的硼元素,使得硼改性酚醛树脂的耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性和力学性能比普通酚醛树脂好得多。它们多用于火箭、导弹和空间飞行器等空间技术领域作为优良的耐烧蚀材料。
最常见的是利用硼酸与苯酚反应,生成硼酸苯酯,再与多聚甲醛或甲醛水溶液反应,生成1个含硼的酚醛树脂。硼酚醛树脂固化物在900℃的残碳率达到70%,分解峰温度高达625℃。此外,硼酚醛分子结构中引进了柔性较大的-b-o-键,韧性和力学性能有所提高;固化产物中含硼的三向交联结构,使其耐烧蚀性能和耐中子辐射性能优于一般酚醛树脂。制得的碳布硼酚醛层压板的弯曲强度达到420
mpa,剪切强度高达39.7mpa;氧—乙炔质量烧蚀率仅0.0364
g/s,比碳/钡酚醛材料低20%[2]。利用甲醛水溶液法合成的双酚a型硼
酚醛树脂的耐水性有了进一步提高。上世纪70年代,北京玻钢院复合材料有限公司(北京251厂)同河北大学一道成功开发了硼酚醛树脂,但近几年才真正批量化生产,目前每年产量大约20t。
1.6橡胶改性酚醛树脂
采用共混方式将丁腈橡胶加到酚醛树脂中,是有效的增韧方法。橡胶加入量通常为树脂质量的2%~10%,冲击韧性可以提高100%以上。由于二者相溶性差,所以可以利用端羧基或端胺基丁腈橡胶与酚醛羟甲基反应,合成反应型橡胶改性酚醛树脂。该树脂可广泛用于航空航天等领域。
1.7炔基或烯丙基改性酚醛树脂
一般以线型酚醛为母体,在酚氧位或苯环上引入苯乙炔基、乙炔基、炔丙基等。其固化主要是通过不同官能团的聚合来实现,改变了传统酚醛缩合固化方式。乙炔基和炔丙基的聚合相对较容易,而苯乙炔基需要较高的固化温度。除了炔丙基酚醛树脂部分的扩链而有较高的分子质量外,这些聚合物的分子质量都较低。这些通过加成聚合固化的酚醛树脂与传统的热固性树脂相比有更好的热稳定性和更高的残碳率[3]。
中国科学院化学所进行了炔丙基化酚醛树脂的合成研究,所制备的该类树脂具有良好的工艺性,100℃的黏度不超过400
mpa?s;树脂可以在200-250℃进行热固化;热固化物耐热性比传统酚醛树脂有明显改进,dma表明树脂固化物具有高达370℃的玻璃化温度,tga则表明其初始热分解温度在400℃以上[4,5]。
利用双马来酰亚胺与烯丙基化线型酚醛树脂(bman)共聚可制备用于rtm成型的耐高温树脂。该树脂在100℃/8
h内的黏度400℃。
石英纤维/bman树脂复合材料也拥有较好的耐高温性能,可以在350℃下使用[6]。
1.8酚醛氰酸酯树脂
酚醛氰酸酯一般是指以线型酚醛树脂为骨架,酚羟基被氰酸酯官能团所替代而形成的酚醛树脂衍生物,在热和催化剂作用下发生三环化反应,生成含有三嗪环的高交联密度网络结构大分子。其固化反应为自固化体系,固化时无挥发性小分子产生、收缩率低。该种树脂兼备丁环氧树脂的加工工艺性能、双马来酰亚胺的高温性能和酚醛树脂的阻燃特性。同时该树脂还具有优良的介电性能,是制备高速数字及高频用印刷电路板及大功率电机绝缘配件的极佳材料,同时也是制造商高性能透波结构材料和航空航天用高性能结构复合材料最理想的基体材料[7]。
北京玻璃钢研究设计院联合西北工业大学等单位[8,9],采用改进的酚—溴化氰法合成了酚醛型氰酸酯单体树脂,并用红外、凝胶实验及热失重分析(tga)对其进行了结构和性能的表征。与传统的酚-溴化氰法相比,改进的酚-溴化氰法得到了性能稳定的合成产物,该产物在200℃时的凝胶时间为6.5min,在凝胶时无冒烟、发黑现象,固化树脂在800℃时氮气氛下的残碳率为63.6%。
637所、华东理工大学等单位也进行了该类型树脂的研究工作。
1.9苯恶嗪树脂
以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成一类含杂环结构的中间体苯并恶嗪。在加热和/或催化剂的作用下,苯并恶嗪中间体可发生开环聚合,生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构。通常我们将这种新型树脂称为开环聚合酚醛树脂。这种苯并恶嗪树脂在成型固化过程中没有小分子释放。开环聚合过程中无低分子物释放,改善了酚醛树脂的成型加工性,制品孔隙率低、性能大大提高。
1990年以来,四川大学[10,11]先后对苯并恶嗪的合成、性能、开环反应机理、反应动力学、固化过程中的体积变化、计算机分子模拟、复合材料制备、性能研究和应用等多方面进行了系统及广泛的研究。
1.10二甲苯改性酚醛树脂
二甲苯改性酚醛树脂是在酚醛树脂的分子结构中引入疏水性结构的二甲苯环,由此改性后的酚醛树脂的耐水性、耐碱性、耐热性及电绝缘性能得到改善。
1.11二苯醚甲醛树脂
二苯醚甲醛树脂是用二苯醚代替苯酚和甲醛缩聚而成的,二苯醚甲醛树脂的玻璃纤维增强复合材料具有优良的耐热性能,可用作h级绝缘材料,它还具有良好的耐辐射性能,吸湿性也很低。
1.12双马来酰亚胺改性酚醛树脂
在酚醛树脂中引入耐热性优良的双马来酰亚胺,因两者之间发生氢离子移位加成反应,所以对部分酚羟基具有隔离或封锁作用,使改性树脂的热分解温度显著提高,对于改善摩阻材料的耐高温性能有很大作用。
双马来酰亚胺改性酚醛树脂有突出的耐热性,热变形温度(hdt)为273℃,玻璃化温度(tg)为产量及使用量增长非常迅速。
国外之所以能够广泛采用酚醛玻璃钢的主要原因,一是该类产品在性能方面有其独特的优点;二是酚醛玻璃钢的制作及研究开发工作比较成熟,几乎涉及各种工艺方法。与之相比,我国在酚醛玻璃钢的制作及其应用方面,与国外存在着很大的差距,制作成型方法不多,仅限于模压、布带缠绕,及近期开发的手糊工艺等。rtm、拉挤等酚醛玻璃钢成型工艺方法,才刚刚起步,但表现出很强的发展势头。
2.1rtm成型工艺(resintransfermolding)
rtm成型工艺[12]基本原理是将玻璃纤维或其他增强材料铺放到闭模的模腔内,用压力(或真空辅助)将树脂胶液注入模腔,浸透增强材料,然后固化,脱模成型制品。rtm成型工艺是从湿法铺层和注塑工艺演变而来的1种新的复合材料成型工艺。rtm工艺通常使用增强材料形式有短切纤维毡、连续纤维毡、三维织物或特制的复合毡等,增强材料的种类有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等。采用不饱和聚酯树脂为基体的rtm成型工艺已经得到广泛应用,对树脂体系、增强材料铺覆、流变特性、模具设计制造、制品结构设计、专用设备等
方面都有系统深入研究。
而酚醛树脂用于rtm工艺在国内近几年才出现[13]。rtm生产工艺通常要求树脂注射温度下的黏度约为250-500
mpa?s,以使纤维能很快地浸透,并避免铺层或织物结构被破坏。树脂固化过程应没有或尽量减少小分子产生,以减少制品缺陷,提高各种性能。传统的酚醛树脂由于通过缩合固化,固化过程中有小分子放出,容易造成制品缺陷,所以不太适合rtm工艺成型。
目前国内对酚醛和其他高性能树脂rtm成型工艺的需求主要来自军用产品。但由于缺少专用的rtm酚醛树脂,只能利用传统的酚醛树脂进行注射,固化时仍采用加压方式,目前已经开发出许多制品,取得了较好的效果。rtm已经成为航空航天先进复合材料重要的成型工艺之一。三江集团的佘平江[14]等人,利用rtm成型工艺方法,使用氨酚醛树脂复合了高强玻璃纤维三维编织体,分别制作了拉伸强度试片、弯曲强度试片、氧乙炔烧蚀试片,试片的纤维体积含量为55%。性能测试结果为:拉伸强度为744mpa,拉伸模量为40.6gpa,断裂应变2.07%,弯曲强度为456.4mpa,弯曲模量31.8gpa,其力学性能接近于钢,烧蚀
性能大大好于模压和缠绕复合材料。冯志海[15]等人在这方面也作了深入研究,并应用于产品生产中。除传统的氨酚醛外,华东理工大学开发的高碳酚醛树脂[16]也是针对rtm工艺开发的改性氨酚醛树脂,其具有较高的碳含量,较宽的工艺操作平台。但仍采用传统的缩合固化方式,有小分子释放,需采用加压成型。
为适应特种用途的需求,开发rtm专用改性酚醛树脂成为研究热点。中科院化学所研究的烯丙基改性酚醛和双马共聚树脂、北京玻钢院开发的氰酸酯改性酚醛(酚三嗪)、四川大学研究的开环酚醛(苯并恶嗪)均为其代表。国内其他单位在上述品种的开发上也做了许多工作,取得了很好效果。但针对酚醛树脂体系的注射工艺、流变特性等方面的研究,还没有深入进行。
我院开发的氰酸酯改性酚醛[9]熔体黏度在100℃/2h内无变化,固含量>98%,固化温度220℃,室温储存期6个月,tg在350-400℃之间,冲击强度比普通酚醛提高了约1.5~3倍,非常适于rtm成型工艺。
2)酸催化酚醛拉挤模具的耐腐蚀问题
在酚醛拉挤成型工艺的工业化生产中,首先遇到的1个问题,是模具的耐酸腐蚀问题。在生产实践中,往往只需几个小时,镀铬表面层就会遭到酸性腐蚀,从工具钢的表面剥落下来。有人企图通过在酚醛树脂内加入合适的内脱模剂,以解决模具的耐腐蚀问题。但试验结果发现,使用内脱模剂后,铬层与工具钢模具仍然会剥离下来,仅仅是剥离的时间延长一些而已。丹麦的纤维管道a/s公司的专利技术,可在不损坏模具的情况下,生产出高质量的拉挤成型件。意大利tof玻璃公司和法国permali公司,也均采用这项专利生产酸催化酚醛玻璃钢拉挤件的制品。在欧洲,大多采用酸催化酚醛拉挤工艺,也有一些采用高温固化的酚醛拉挤工艺。
3)高温固化酚醛树脂的固化及高黏度问题
为避免酸催化酚醛树脂对模具的腐蚀问题,有人曾对高温固化酚醛树脂用于拉挤工艺做过试验。些酚醛树脂,在130-150℃温度下就能很快地固化。例如砂纸用的树脂层,在130℃温度下经过5~6min即可固化。因而拉挤成型工艺采用高温固化的酚醛树脂完全是有可能的。通常,高温固化酚醛树脂的黏度较高,约为4~6pa?s。若为改善制品表面质量,需加入填料,黏度还会增大,这将会对拉挤工艺带来不利的影响。这种情况,是拉挤成型工艺所不希望的。为此,有人企图寻找各种不同的单体,以改变酚醛的化学组分结构。其中较为成功的1个例子,就是使用间苯二酚,既加快了固化速度,又不至于增加酚醛树脂的黏度和脱水量。
bp化学公司和plenco公司采用间苯二酚催化技术,这种方法已被美国的一些公司所采用,例如creative拉挤公司[18]。酚醛树脂拉挤成型时,必须有足够长的模具,较高的成型温度,并且最好直接往模具内注入树脂,而不是往胶液槽体内注入树脂。美国indspec公司开发的拉挤用酚醛树脂2074a/2026b[l9,20],已经申请了专利,用其制作的玻璃钢产品,j.v.gauchfl等人研究了酚醛拉挤工艺参数对拉挤制品质量的影响。
把经过配制混合的树脂,在成型模的前端位置上,在压力的作用下注射入模。这是1种新的拉挤工艺形式,不但省去了树脂浸胶槽,而且增强材料入模前保持为干燥状态。这种工艺方法也称为“注射拉挤工艺”(ip)。这种注射拉挤工艺方法有以下2个优点:一是树脂组分配料较为准确,可利用计量泵连续计量,以避免手工混合带来的误差;二是树脂浸渍槽由开放形式变成了全封闭形式,大大降低了树脂溅散的可能性,从而改善了拉挤工艺的工作环境。
如上所述,酚醛拉挤工艺还存在着不少的技术问题,另外,酚醛拉挤制品还不十分完美。目前还在寻找1种可在模腔内加速固化过程,但对模具钢材不会产生腐蚀作用的催化剂。最理想的是在室温下活性很低(甚至无活性)的催化剂,这样就可以延长酚醛树脂在胶槽中的贮存时间。实际使用时,先把催化剂加入到胶槽内,而后在拉挤模的高温条件下经过水解或其他反应分解,产生出反应所需的自由酸。除此以外,经过试验,一些室温下不溶的,或者难溶的,但在拉挤模腔高温条件下,溶解度和活性都变得很强的弱碱,是非常适合用作为酚醛拉挤工艺的催化剂。
另外,有些生产厂商还经常对不锈钢模具的内表面,进行必要的硬度处理,以达到具有高光洁表面和耐磨损性的要求。
使用拉挤脱模剂,也可有效地减少酸性对拉挤模具的侵蚀作用。
我公司开发的采用间苯二酚的非酸固化拉挤专用酚醛体系已经通过了工艺试验。关于界面性能、固化制度、模具设计等方面的研究还在进行中。
2.3smc/bmc模压成型工艺
smc/bmc模压工艺是将一定量的smc/bmc模压料放人金属对模中,在一定温度和压力下成型制品的1种方法。最早开发的smc产品是up-smc(即不饱和聚酯片状模塑料),现在pf-smc(即酚醛片状模塑料)作为1种玻璃纤维增强材料已经被国外广泛应用于宇航、建筑和运输等领域。pf-smc的制备方法是将酚醛树脂糊在浸渍机上浸渍无序短切玻璃纤维(一般玻璃纤维长度为1.5~50mm,用量为酚醛树脂糊质量的20%~50%),用易剥离的聚乙烯薄膜为隔膜进行连续生产,其生产工艺与up-smc相同,生产出的pf-smc需要在30~70℃的恒温内经过24~100h的熟化处理。pf-smc固化物的力学性能与up-smc的相比,室温下大体相同,但是高温下,pf-smc固化物具有更优异的力学性能,它在150℃下热老化100h,其拉伸强度和弯曲强度不发生任何变化,在200℃时,弯曲强度的保持率为73%,弯曲模量的保持率为77%,而up-smc固化物的弯曲强度和弯曲模量的保持率却只有29%和43%[21,22]北京玻钢院复合材料有限公司[22]八五期间就成功开发了酚醛树脂smc整套工艺技术和制品,包括专用树脂、增稠体系、片材组分、模压工艺等。
2.4其他成型工艺
酚醛复合材料还有连续层压成型工艺、纤维缠绕成型工艺、预浸渍模压工艺、低压模压成型工艺、手糊成型工艺、喷涂成型工艺等成型方法。手糊工艺是国外最常用的酚醛玻璃钢生产工艺之一。通常采用酸固化型酚醛树脂,其催化剂用量约为5%~8%,黏度约为600-700mpa?s。加入催化剂,通常能降低树脂的黏度,固化时间约为10~30min,比聚酯树脂的还要短一些。实践证明,只要经过认真涂敷,可以制得尺寸比较大的酚醛玻璃钢制品。涂敷好的制品件,应在适当的温度下进行固化。由于短切原丝毡的某些偶联剂,不能溶于酚醛树脂,因此并不是所有适用于聚酯树脂的玻璃纤维,都能适用于酚醛树脂。手糊成型法生产的酚醛玻璃钢制件,尺寸可以很大,例如英吉利海峡隧道列车的司机室,每个达240kg。常熟在这方面的开发应用处于国内领先地位。
另外,国外喷涂酚醛树脂在汽车防热板方面的应用量也很大。许多生产厂商经常采用与手糊工艺相近的中等黏度酚醛树脂,但混合有较强的催化剂,以加快其成型速度,减少成型时间。在喷涂酚醛树脂时,必须对喷涂聚酯的机器稍加改进,且不能使用外部混合喷枪,并要求催化剂泵输送的催化剂体积,达到树脂体积的10%左右,其喷涂部件必须能够耐化学品的腐蚀。当前,jaguar公司所用的防热板,都是由scandura
sealtex公司,采用这种喷涂沉积工艺方法所制成。
3结语
近年来,随着对酚醛树脂需求的不断增加,在研发上的投入不断增大,新的树脂品种、新的成型工艺、新的合成技术不断出现,对于酚醛发泡、酚醛蜂窝、酚醛复合材料回收等的研究都取得了很大进展。我们有理由相信,酚醛树脂及其复合材料将在许多领域发挥其更大的作用,酚醛树脂这一古老的产品必将重新焕发青春。
第四篇:硬质聚氨酯泡沫保温材料的应用
Xxx (北京联合大学 生物化学工程学院 100023)
[摘要] 聚氨酯保温材料是目前国际上性能最好的保温材料。而现在聚氨酯硬泡保温材料在建筑方面的应用日益升温,而且占有很大份额,故主要介绍,其他方面简单介绍。 [关键字] 聚氨酯; 保温; 硬质聚氨酯泡沫保温材料在建筑方面的应用
聚氨酯硬泡体自 20 世纪 60 年代进入建筑市场开始,即在建筑防水保温领域引发了一场防水保温隔热材料及其工艺的变革,其是一种有保温隔热和一定防水功能的新型合成高材料,特点是一材多用,同时具备保温、防水、隔音、吸振、耐油、耐化学腐蚀等功能。由于聚氨酯硬泡体保温材料施工简便、技术性能可靠、质量可靠,是建筑上重点推广的十项新技术之一,适用于各类工业与民用建筑的屋面、墙体、楼面的保温。近年来,随着我国建筑节能市场的迅速发展,聚氨酯硬泡体保温材料在建筑保温防水领域得到了广泛的应用,已成为主导市场的保温节能产品之一。[1] 硬泡聚氨酯材料在屋面上应用时,采用先进的喷涂设备连续喷涂成型,施工中要注意控制作业条件、监理检查点和常见质量通病。 施工后实施严格的质量验收,以及做维护管理工作。 此施工工艺简便,适用于很多复杂屋面,且施工部位整体性、密封性好,效率高。[2] 英国早在上世纪60年代就已将聚氨酯硬泡应用于墙体和屋面。美国1996年建筑用硬泡占硬泡总耗用量的49%。另据美国聚氨酯工业协会信息,为了达到节能50%~70%的目标,美国房屋保温系统所采用的保温材料由玻璃纤维普遍转向聚氨酯保温材料,以充分利用聚氨酯保温材料良好的保温性能和防水性。我国新建建筑墙体保温从20世纪90年代初至今经历了外墙内保温、夹层(芯)墙保温和外墙外保温的发展历程。迄今由于保温材料大部分(80 %以上)采用EPS(可发性聚苯乙烯发泡板)和XPS(挤出聚苯乙烯发泡板),在施工上和应用中存在保温性差,施工难度大等问题,尤其是外墙内保温和夹层(芯)墙保温目前已较少使用。当前多倾向于采用外墙外保温施工技术。但是如果采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为建筑墙体保温材料完全可以克服这些存在的问题。对于不同的建筑可以采用不同的施工方法,发挥聚氨酯硬质泡沫塑料在隔热保温和施工中的优势[3] 目前,其应用除屋面保温隔热防水外,由于我国建筑节能事业的迅猛发展,预计用于建筑保温隔热的硬泡聚氨酯材料市场将会呈现跨越式的发展。
聚氨酯硬泡体保温材料是聚氨酯工业的一个重要分支,它是一种新型的绝热防腐高分子合成材料,其泡孔结构有无数个闭孔所组成,这些微孔互不相通,因此,它导热系数低、密度小、强度高、吸水性小、绝热、绝缘、化学稳定性能好,作为一种绝热材料,广泛地用于石油、化工、运输、建筑、日常生活等领域。在建筑业中,主要用作屋面防水保温材料;高密度的聚氨酯硬泡体还可以做房屋的支架、窗架、窗扇、窗框、门等;普通密度的可以用作房顶的排水沟、通风口、天花板、积水槽等等[4]。低密度据硬质泡沫塑料最主要的领域建筑墙壁及屋顶保温层、保温夹芯板等[5] 从聚氨酯产业而言,其用于保温行业以及用于塑料行业的产品确实迎来了巨大的商机,以聚氨酯保温板为例,相关业内人士表示,在建筑保温中,使用一立方米的聚氨酯保温板,一年可以减少二氧化碳排放270 kg。虽然从效果上看,聚氨酯材料无疑是目前建筑市场保温最好的材料,但同时作为聚氨酯保温材料供应商,也需冷静对待生产过程中的环保问题。有观点认为,从施工角度而言,聚氨酯保温板较聚氨酯喷涂更具优势。有数据表明,聚氨酯喷涂保温在施工过程中,会产生大量有机颗粒散落到空气中,聚氨酯喷涂保温层最终仅有70%左右的材料被成型。[6]
硬质聚氨酯泡沫保温材料在管路方面的应用
硬质泡沫聚氨酯具有优秀的隔热效果和机械性能,还有高抗热性能和低吸水性,适用于管道保温,特别是直埋式热力管道。聚氨酯保温管道有很多种,如热力管道、石油输送管道、化工管道, 本文所讨论的是直埋式热力管道。由于热力管道直接埋入地下,具有受多种因素影响、介质温度较高、要求服务时间长等特点,普通保温材料难以满足以上要求,泡沫聚氨酯保温管应运而生。聚氨酯保温管道已成功地在世界上应用了三十多年,我国城市热力管线施工应用为时还不长。近几年,随着城市住宅小区建设的加快,开发商对能源节约意识的不断提高,小区集中供热、热电联体得到了快速的发展,尤其是从国外发达国家引进聚氨酯保温直埋管技术后显示了突出的优点,如防水效果好、热损耗能低、占地面积小、设施投资少、环境污染少等。该项技术推动着国内管网敷设技术向更高的层次发展,十几年来的实践,充分证明了它比传统的地沟及架空敷设等具有明显的优势。
管道结构分三层:钢管、保温层、防腐抗压保护层。内层为螺旋缝埋弧焊钢管或无缝钢管,经水压试验合格后,进行除锈处理,外刷防锈防腐材料。中间层为保温层,采用导热系数小、吸湿性小、强度高的硬质泡沫聚氨酯保温材料。外层为保护层,采用强度高、抗剪能力强、耐腐蚀并有良好防水作用的聚乙烯外壳。管道机械性能良好,可按设计要求在工厂集中加工后运到现场,避免管材在运输搬运中损坏。预制管出厂时,管两端预留100 mm未做保温,现场安装时将两端焊接,水压检验合格后,刷防锈防腐沥青,用发泡模具现场发泡成型。[7]
硬质聚氨酯泡沫保温材料在钢板仓方面的应用
中央储备粮海拉尔直属库地处内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区,作为内蒙古自治区东部粮食主产区之一,盛产小麦、大豆、玉米、油菜等品种,粮源丰富,地理位置处于我国的东部,属于大陆性气候,处于蒙新干冷储粮区,冬季长夏季短,全年气温较低而且比较干燥,利于低温储粮。呼伦贝尔市的承储库仓储设施较为薄弱,1980年代时利用简易建设费曾建了一批钢板仓。这种仓型的结构为:独立基础毛石底座,圆周方向Z型钢立柱支撑,外圈用镀锌波纹钢板连接,伞盖为钢板咬口成圆锥体。仓容从几百吨到几千吨不等,常见为1250 t/座或1500 t/座,其特点是投资少、见效快、而且能够散存,缺点是由于钢板导热性强造成钢仓保温隔热性能差,仓温随外温变化快,夏季高温季节仓温高于外温,最高可达45℃,秋季气温下降时,粮温下降速度比仓温下降速度慢,致使上层粮面(约30cm)长期(约5个月)处于高温状态,粮食品质易发生劣变,速粮食陈化,而且上下粮层、外圈与里心形成温差,极易造成粮食结露不利于粮食保管储存,所以一般只作为暂存仓或中转仓。为充分利用现有仓容,提高储粮设施的科技含量,达到低温储粮的目的,则需对钢板仓进行保温隔热处理。为此我们对国内粮库使用的保温材料进行了调查研究,通常在粮库中使用的保温材料需具备两个条件:一是导热系数小,一般低温库中使用的隔热材料其导热系数应在0.024 W/m℃~0.14 W/m℃,常规建筑保温材料为导热系数<0.23 W/m℃,容重<1000 kg/m3,二是隔热材料还应不易燃烧或可自燃。目前常用的低温隔热材料主要有消毒砻糠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯泡沫、硬质聚氨酯泡沫、铝箔波纹纸板、稻草板等,而适应钢板仓保温方法为喷粒岩棉或聚氨酯发泡。经过综合考虑我们决定采用聚氨酯发泡对8个1250 t钢板仓进行了保温隔热处理,取得良好效果。[8] 结语
聚氨酯保温材料在国外应用技术已经很成熟,我们国家尤其在建筑方面应用还有很大的发展空间,标准尚不健全,法律不健全,以致出现几次失火事件,我们以后发展走环保、节能、高效的循环路线,这可能不是一个短期任务。
参考文献
[1] 林日有.浅谈建筑用聚氨酯硬泡体保温材料及其应用.中国高新技术企业2010,28:(163) [2] 沈振岳,王光云,马超, 脱红勇,李翔.硬泡聚氨酯保温防水材料在屋面上的应用与质量控
制.2010.5(5) [3] 新节能标准呼唤新外墙外保温体系[DB/OL].[2008-05-22] [4] 吴蓁,郭青.新型环保型发泡剂在聚氨酯硬泡中的应用研究[J].新型建筑材料. 2008,1:42-46 [5] 傅旭.树枝与塑料.第四版.北京.化学工业出版社,2004.11 [6] 聚氨酯 低碳节能 节能减排两手抓.2010.2; (214) [7] 黄埔海军,周建强. 聚氨酯保温直埋管道在热力工程中的应用.华东中路
[B]2010.10.20(185) [8] 丁玉波.钢板仓聚氨酯保温效果浅析.2009.12.5(39)
第五篇:酚醛树脂砂轮制造工艺
最初生产的多数是陶瓷砂轮,陶瓷结合剂砂轮的优点是其天然多孔和化学稳定性好,因而适用于干磨和湿磨,特别是使用水基和油基磨削液的条件下。但是,陶瓷砂轮的弹性较差,并且需要很高的烧结温度,限制了它的发展。酚醛树脂结合剂砂轮具有弹性好,对震荡、冲击、侧压的敏感性小的优点。其高稳定性使其能够适应较高转速和提高了磨削性能,因而特别适用于磨削砂轮和切割砂轮,它的良好弹性使其适用于超精确磨削和表面抛光。
酚醛树脂结合剂砂轮的生产工艺主要有冷压工艺、半热压工艺和热压工艺三种。 1.冷压工艺:冷压工艺使用的结合剂有润湿剂和粉状树脂,通常用作润湿剂的有液体酚醛树脂、糠醛、糠醇、甲酚等,用的最多的是液体酚醛树脂。决定液体树脂和粉状树脂使用比例(通常叫做液粉比)的因素有:磨料粒度分布、填料类型、填料用量、液体树脂的粘度、粉状树脂的性质等。如果液体树脂的粘度越大,完全包覆磨料表面就需要更多的液体树脂;磨料和填料的粒度越小,其比表面积就越大,液体的用量也就越多;粉状树脂的分子量越高、游离酚越低,其与液体树脂的附着力就越差,需要的液体量就越多。以上几种情况均需提高液粉比。一般用液体树脂作润湿剂,液粉比选用1:2—1:4,而用糠醛或糠醇与蒽油的混合物作润湿剂,液粉比选用1:6—1:8。混料机要经过工艺验证,能够达到理想的混合效果并且不损坏磨料为佳。加入细粉后的混料时间一般为2—5分钟,过短不能够保证混料均匀,过长树脂膜易脱落,并且导致料温升高,树脂予固化。
混料程序如下:首先将磨料,通常是混合粒度,进行予混,再加入润湿剂,均匀润湿磨料后,再将已与其他粉状填料予混好的粉状树脂加入,继续混合至均匀。混好的磨料要有较好的可塑性和流动性,物料不能太湿,否则容易结块,更不能有粉团,同时保证有好的流动性,以保证注模充分,一般采用过筛的办法除去结块。判断物料可塑性好坏的方法是:抓一把混好的物料,用手轻轻一捏就会成团为佳。一般将粉状物料加入润湿好的磨料中容易形成粉团,目前已逐渐被淘汰,现在用的较多的是双锅混料法,就是先将磨料与润湿剂在一个混料机中混合,同时另外一个混料机中将粉状树脂和其他粉状填料混匀,再将润湿好的磨料倒入粉料中,混合均匀即可。双锅混料的优点是既可以不产生粉团,又能避免污染,易于清洗料锅。将混好的物料过筛后,即可以用于压制了。
压制程序如下:将模具安装好,称量所要求量的磨料添入模具空腔,刮平后压制。需要放置增强玻纤网片的按要求放入。然后在室温下加压,一般冷压的压力范围为15—30N/mm2,最好是15—25 N/mm2。压力大小的选择取决于物料的可塑性和砂轮要求达到的密度。不宜使用过高的压力,否则会将磨料压碎。压制时间一般为5—50秒,最好是5—30秒,时间长
短取决于砂轮要求达到的密度和形状以及物料的可塑性的好坏。然后就可以将砂轮取出进行下一步的操作——固化了。
固化程序如下:固化操作可以置于固定的固化炉中进行,也可以在流动的隧道式固化窑中进行。用固化炉固化,砂轮的安放位置特别重要,一般将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定,以保证砂轮在固化过程中不变形,均匀放置于炉内,炉内要有空气循环以使各部位受热均匀,然后启动升温程序进行固化;用隧道式固化窑固化,先将砂轮用钢质或陶瓷质的圆盘固定,再放置到小车中,推入隧道内,按设定速度运行。一般初温为60—80℃,终温为160—190℃,整个固化过程需用时20—25小时,最后降温至40—60℃,打开炉门,即可取出砂轮了。在整个加热过程中发生物理和化学变化,各个温度阶段主要发生以下反应: 80℃时树脂开始熔融,有水份蒸出,固化反应开始;
110℃时六次分解并促使熔融的树脂发生交联,同时释放出氨气、水等气体; 110—180℃树脂进行交联直至完全固化,大量的氨气释放。高温区时间过长会导致树脂的过固化,在砂轮硬度升高的同时,导致砂轮的强度下降,一般根据砂轮的不同要求选择不同固化曲线和固化终温。终温为165—170℃,砂轮硬而韧性好;终温为175—180℃,砂轮硬;终温为185—190℃,砂轮硬而脆。
流程如下:
混合物1
混合物2
磨料75%
粉状酚醛树脂12%
液体酚醛树脂5%
粉状填料8%
进行混合(将混合物1加入混合物2中)放置增强玻纤网片冷压固化成品
2.半热压工艺:半热压工艺的压制温度一般为50—65℃,其余工艺与冷压工艺完全一致。在这一压制温度下液体树脂的粘度变小,能够很好的将粉状树脂融为一体,使整个树脂体系的流动性提高,更容易充分穿透各个空间,即使压机的压力不太高,也能够很好的成型,保压时间也不需要太长,特别适用于连续作业的自动化压制生产线。
3.热压工艺:热压工艺一般用于制造较大密度的砂轮,普通砂轮的密度一般为 2.4—2.7g/cm3,最高2.9g/ cm3,而高密度砂轮的密度可达3.1—3.5g/ cm3,要达到这么高的密度,热压工艺是最合适的了。热压工艺的混料要求与冷压工艺不同,一般采用干混法,或者用小于磨料重量的1%的糠醛做润湿剂湿润磨料,再与粉状树脂混合均匀。粉状树脂一般选用流动度小的,合适的范围是15—20mm甚至更小,不能使用液体树脂和流动度大的粉状树脂
是因为热压时容易溢脂。压制:压制温度范围为160—170℃,压制时间为30—60秒/毫米砂轮厚度,例如压制一个60mm厚的砂轮参考以下要求:压力:20—40N/mm2;压制温度:150—170℃;压制时间:30—60分钟。在压制过程中,予压后4—8分钟内要放气一次或几次。固化:热压后的砂轮已经具有相当的强度,但是要达到最佳的性能仍然要进行固化处理。固化温度为160—180℃,固化时间8—12小时