CN102585435A - 一种Novolak酚醛树脂微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种Novolak酚醛树脂微球及其制备方法，属化工合成领域，合成体系是由80-100份无水乙醇，苯酚95-105份，甲醛100-115份，三乙烯四胺6-12份，硼酸2-6份，聚乙烯吡咯烷酮1-1.75份构成。上述反应物在加热条件下按顺序加料反应一段时间之后、经降温、放料、沉淀、离心分离、干燥制得。采用本方法制得的Novolak酚醛树脂微球，分散性好，粒径介于5-50um之间，易于其他助剂均匀混合，固化后热分解温度大于450℃，韧性好，吸湿性好，强度高。制作流程短，易于操作，成本低廉，产品可用于有机磨阻材料，模塑料、砂轮粘结材料、保温材料、耐火材料等用途，因此可以代替传统的酚醛树脂。

Description

一种Novolak酚醛树脂微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种化工合成树脂微球及其制备方法，特别是涉及一种Novolak酚醛树脂微球及其制备方法。

背景技术

砂带属于涂附磨具，又称柔性磨具，同固体磨具砂轮相比，在抛光时具有灵活、安全、精度更高、磨削成本低的优势。砂带磨削可以加工表面质量及精度要求更高的各种形状的工件，另外，砂带磨削不但能加工平面、内外圆表面的工件，还能高效率地加工表面质量及精度要求都较高的大型或异型件。

砂带主要由基材，磨料和粘结剂构成，而粘结剂是连接磨料与基材之间的桥梁，是将磨料牢固的粘附于基体上的一类特殊物质，它不但要与基材有良好的附着力，又要对磨料具有良好的把持力，能够抵御磨削过程中产生的冲击力以及生成的高热，保证有优异的磨削效果。目前，砂带常用的粘结剂是水溶性酚醛树脂，这类粘结剂可以满足一般的应用要求，当对难磨材料进行磨削，或则加工磨削量大的材料以及需要重负荷磨削时，就必须选用粘结强度高、耐热性高且柔韧性好的粘结剂。这是因为在磨削时要求砂带在宏观上看是柔软的，而从微观上看则仍是坚硬的，具备机械柔曲性，即在砂带表面产生微小的小裂纹，从而获得整条砂带的柔软，而目前所采用的砂带粘结剂并不满足这要高精尖的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Novolak酚醛树脂微球及其制备方法，旨在提供一种性能优异的砂带用粘结剂，同时提供一种工艺简单，易于操作，成本低廉，且具有优良粘结性能的Novolak酚醛树脂微球的制作工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Novolak酚醛树脂微球，它是由按重量份计的80-100份无水乙醇、苯酚95-105份、甲醛100-115份、三乙烯四胺6-12份、硼酸2-6份、聚乙烯吡咯烷酮1-1.75份构成；上述反应物按顺序加入反应釜反应后、经降温、放料、沉淀、离心分离、干燥制得。

一种Novolak酚醛树脂微球的制备方法，是按下述步骤制备的：

    （1）先将无水乙醇投入反应釜中，随后将苯酚、甲醛、聚乙烯吡咯烷酮、三乙烯四胺依次投入反应釜，搅拌并加热升温；

    （2）当反应体系物料温度达到65-70℃时，不再加热，反应生成热将使物料逐渐升温到75℃，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2-2.5小时；

（3）当产物性能指标达到要求后，反应釜夹套通入冷却水，使反应体系降到25-30℃之后放料；

（4）所得物料进行自然静置沉淀1小时，吸除上部析出的液体；

（5）将沉降得到的物料进行离心脱水；

（6）将上述脱水后的物料进行干燥，即可。

本发明的优点与效果是：  

1、在继续保留来源广泛，价格低廉的原材料苯酚和甲醛的前提之下，引入大分子稳定剂—聚乙烯吡咯烷酮，在反应初期生成的小分子酚醛树脂将被吸附到聚乙烯吡咯烷酮分子链之中，并以之为核心形成韧性粒子，韧性显著提高。为了保证砂带具有良好的磨削能力，要求采用普通水溶性酚醛树脂制得的砂带在储存过程中要求砂带保持在湿度一般是55-65%的条件下，而聚乙烯吡咯烷酮是一种亲水性聚合物，生成的Novolak酚醛树脂微球树脂中就含有这种高分子材料，它可以吸收空气中的水分，可以保证砂带表面的湿度达到要求，降低了砂带的脆性，使用更为方便。

2、制造砂带常规所用的粘结剂—水溶性酚醛树脂需要在90-100℃的温度条件下制备，合成温度高，分子量大小不易控制，产品质量难以保证。本发明树脂以乙醇为溶剂，合成温度低，实验条件温和，产品质量重复性好。

3、砂带磨削时温度高，对粘结剂的耐热要求高，普通水溶性酚醛树脂在200℃左右就发生分解，而本发明中添加了耐热性更高的硼酸，硼酸在合成Novolak酚醛树脂微球过程中参与反应，提高了酚醛树脂高温耐磨性。

4、本发明产品为微球状，粒子直径介于5-50um之间，粒度小且粒径分布均匀，与粘结剂的其他组分具有良好的相容性和匹配性，而且无需格外添加固化剂就能直接加热固化，操作更为方便快捷，可以提高摩擦材料的质量，降低成本，提高效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

一种Novolak酚醛树脂微球，它是由按重量份计的80-100份无水乙醇，苯酚95-105份，甲醛100-115份，三乙烯四胺6-12份，硼酸2-6份，聚乙烯吡咯烷酮1-1.75份构成。

上述反应物在一定温度下按顺序加料反应一段时间之后、经降温、放料、沉淀、离心分离、干燥制得。

上述Novolak酚醛树脂微球制备过程，是按下述步骤进行的：

（1）先将无水乙醇投入反应釜中，随后将苯酚、甲醛、聚乙烯吡咯烷酮、三乙烯四胺依次投入反应釜，搅拌并加热升温；

（2）当反应体系物料温度达到65-70℃时，不再加热，让反应生成热将使物料逐渐升温到75℃左右，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2-2.5小时；

（3）当产物性能指标达到要求后，反应釜夹套通入冷却水，使反应体系降到25-30℃之后放料；

（4）所得物料进行自然静置沉淀1小时，吸除上部析出的液体；

（5）将沉降得到的物料进行离心脱水；

（6）将上述脱水后的物料进行干燥。    

实施例1

取按重量份计的160克无水乙醇，苯酚190克，甲醛200克，三乙烯四胺12克，硼酸4克，聚乙烯吡咯烷酮2克，将上述原料加入反应装置中，混合均匀后开始加热升温，当反应体系物料温度达到65℃时，不再加热，让反应生成热使物料逐渐升温到75℃，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2小时，反应结束后反应物迅速降温至30℃，经过沉淀、离心分离、干燥等程序制得成品。对所得成品进行检测，性能指标如表一所示。

表一

聚合速度(s)	软化点(℃)	50%失重温度(℃)	平均粒径（um）	残留酚（%）
					65	95	474	15	4.4

实施例2

取按重量份计的155克无水乙醇，苯酚200克，甲醛195克，三乙烯四胺17克，硼酸6克，聚乙烯吡咯烷酮3克，将上述原料加入反应装置中，混合均匀后开始加热升温，当反应体系物料温度达到70℃时，不再加热，反应生成热将使物料逐渐升温到75℃，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2.5小时，反应结束后反应物迅速降温至30℃，经过沉淀、离心分离、干燥等程序制得成品。对所得成品进行检测，性能指标如表二所示。

实施例3

取按重量份计的180克无水乙醇，苯酚210克，甲醛195克，三乙烯四胺15克，硼酸10克，聚乙烯吡咯烷酮3克，将上述原料加入反应装置中，混合均匀后开始加热升温，当反应体系物料温度达到70℃时，不再加热，反应生成热将使物料逐渐升温到75℃，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2.3小时，反应结束后反应物迅速降温至30℃，经过沉淀、离心分离、干燥等程序制得成品。对所得成品进行检测，性能指标如表三所示。

 

本发明涉及的Novolak酚醛树脂微球及其制作工艺简单，成品的耐热性、耐磨性，韧性以及吸湿性等性能优异，50%失重温度可达500℃左右，粒度小且易于分散，产品成本低，生产效率高。粒子的各项性能指标可以根据用户要求进行控制，可取代常规的水溶性酚醛树脂，广泛用于有机磨阻材料，模塑料、砂轮粘结材料、保温材料、耐火材料等方面，应用前景广阔。

Claims (2)

1.一种Novolak酚醛树脂微球，其特征在于，它是由按重量份计的80-100份无水乙醇、苯酚95-105份、甲醛100-115份、三乙烯四胺6-12份、硼酸2-6份、聚乙烯吡咯烷酮1-1.75份构成；上述反应物按顺序加入反应釜反应后、经降温、放料、沉淀、离心分离、干燥制得。

2.一种Novolak酚醛树脂微球的制备方法，其特征在于，是按下述步骤制备的：

（1）先将无水乙醇投入反应釜中，随后将苯酚、甲醛、聚乙烯吡咯烷酮、三乙烯四胺依次投入反应釜，搅拌并加热升温；

（2）当反应体系物料温度达到65-70℃时，不再加热，反应生成热将使物料逐渐升温到75℃，待反应达到浊点的时候开始计时，反应温度保持在75-78℃之间，保温反应时间为2-2.5小时；

（3）当产物性能指标达到要求后，反应釜夹套通入冷却水，使反应体系降到25-30℃之后放料；

（4）所得物料进行自然静置沉淀1小时，吸除上部析出的液体；

（5）将沉降得到的物料进行离心脱水；

（6）将上述脱水后的物料进行干燥，即可。