酚醛树脂是
酚类与
醛类在催化剂作用下形成树脂的统称。它是工业化最早(1910年,德国Bakelite)的
合成高分子材料。在近一个世纪的时间里,被用于诸多产业领域,仍是重要的合成高分子材料。在
木材加工领域中酚醛树脂是使用广泛的主要胶种之一,其用量仅次于
脲醛树脂。尤其是在生产耐水、
耐候性木制品方面酚醛树脂具有特殊的意义。酚醛树脂胶粘剂具有
耐热性好、粘接强度高、耐老化性能好及
电绝缘性优良,且价廉易用等特点,因此得到了较为广泛的
应用。
性能特点
优点:极性大、粘接力强;刚性大、耐热性高;耐老化性好;耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌;本身易于改性,也能对其他胶粘剂进行改性。
缺点:颜色较深、有一定的脆性、易龟裂,特别是水溶性
酚醛树脂与
脲醛树脂相比固化时间较长、固化温度高,对单板
含水率要求严格。
注意事项
1、酚醛胶粘剂含有溶剂,一般涂胶2~3次每次均需晾置一定时间,有时还要升温烘烤后趁热粘接。
2、固化时必须施加压力,防止气孔产生,保证胶层致密。
3、升温分段进行,以使温度均匀稳定。
4、达到规定的固化时间后,应缓慢降温冷却,以避免或减少产生
内应力。
5、胶含有易燃溶剂,加热固化时还会有苯酚和甲醛气味注意通风防火。
6、胶液含有无机填料的储存易有沉淀,用前一定要搅匀用后应盖严密封。
改性
醛树脂胶粘剂虽然具有
胶接强度高、耐水、耐热、耐磨及
化学稳定性好等优点,生产耐候、耐热的木材制品时酚醛树脂胶粘剂为首选胶粘剂,但因其存在耐磨性较低、成本较高、固化温度高、热压时间长等缺点,使其应用受到一定限制。为此,许多人采用多种途径对其改性。
酚醛树脂的改性,可以将柔韧性好的
线型高分子化合物(如
合成橡胶、
聚乙烯醇缩醛、
聚酰胺树脂等)混入酚醛树脂中;也可以将某些粘附性强的,或者
耐热性好的
高分子化合物或单体与酚醛树脂用化学方法制成
接枝或
嵌段共聚物,从而获得具有各种综合性能的胶粘剂。
研究较多的是利用
三聚氰胺、尿素、
木质素、
聚乙烯醇、
间苯二酚等物质对其进行改性。
利用三聚氰胺与
苯酚、甲醛反应可生成耐候、耐磨、高强度及稳定性好的、可以满足不同要求的三聚氰胺-苯酚—甲醛(MPF)树脂胶粘剂。
2 尿素改性酚醛树脂胶粘剂
人们在致力于提高酚醛树脂胶粘剂性能的同时,也注意降低生产成本,降低PF树脂胶粘剂成本的主要途径是引入价廉的尿素。以苯酚为主的苯酚—尿素—甲醛(PUF)树脂胶粘剂,不但降低PF树脂的价格,而且游离酚和游离醛都可以降低。
木质素是广泛存在于自然界植物体内的天然酚类
高分子化合物。在造纸生产过程中,
黑液含有50%~60%的
木素磺酸盐。木质素—
苯酚—甲醛胶粘剂已应用于生产人造板。不仅可以降低造纸废液的污染,而且也能降低PF树脂成本。在一定条件下,可用木质素硫酸盐或黑液代替高达42%的PF树脂胶粘剂,而固化时间无明显延长,板的性能也不降低。
4
间苯二酚(resorcinol)改性酚醛树脂胶粘剂
自从1943年间苯二酚—甲醛(RF)树脂应用以来,主要生产
船用胶合板以及在恶劣环境中使用的结构件。由于苯酚和间苯二酚两者结构相近,不少研究利用间苯二酚改性PF树脂,提高其固化速度,降低固化温度,主要有两种方法:①将RF树脂和PF树脂按一定比例进行
共混;②间苯二酚、甲醛两者
共缩聚,这类胶粘剂的主要特点是能达到低温或室温固化。
向PF树脂中引入高分子弹性体可以提高胶层的弹性,降低
内应力,克服老化龟裂现象,同时,胶粘剂的初粘性、
粘附性及耐水性也有所提高。常用的高分子弹性体有
聚乙烯醇及其
缩醛、
丁腈乳胶、丁苯乳胶、羧基丁苯乳胶、交联型
丙烯酸乳胶。
酚醛—聚乙烯醇
缩聚结构胶粘剂是发展最早的
航空结构胶之一,也常应用于金属—金属、金属—塑料、金属—木材等胶接上。此种胶粘剂所采用的PF树脂为甲阶PF树脂或其羟甲基被部分
烷基化的甲阶PF树脂,
聚乙烯醇缩醛主要为
聚乙烯醇缩甲醛和
聚乙烯醇缩丁醛。
近些年来,国内外学者一直在探索研究降低PF的固化温度和缩短固化时间的方法和改性途径,试图开发一种与
脲醛树脂的固化温度和固化时间接近的中温快速固化的PF。提高PF固化速度的途径有:
①添加
固化促进剂或高反应性的物质:如添加
碳酸钠、
碳酸氢钠、
碳酸氢钾、碳酸
丙烯酸酯类的碳酸盐与碳酸酯、
间苯二酚、
异氰酸酯等。
②改变树脂的化学构造,赋予其高反应性:如高邻位PF的合成。
③与快速固化性树脂复合:如
苯酚-
三聚氰胺共缩合树脂、苯酚-尿素共缩合树脂、
木素、
单宁-
酚醛树脂共缩合树脂等。