CN114853967A - 一种砂轮用邻苯二甲腈树脂粘合剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种砂轮用邻苯二甲腈树脂粘合剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种砂轮用邻苯二甲腈树脂粘合剂及其制备方法和应用，所述树脂粘合剂为砂轮用树脂粘合剂低聚物的预聚体，所述低聚物由酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈通过醚化反应制备得到。上述砂轮用树脂粘合剂具有优异的工艺性，其固化物的耐热性能远高于酚醛树脂和双马树脂，该固化物的玻璃化转变温度Tg>370℃，热分解温度>430℃。本发明实现了首次将邻苯二甲腈树脂应用于树脂砂轮领域，得到的树脂砂轮具有锋利度高、自锐性好、磨削效率高、使用寿命长等优异性能，可广泛用于树脂砂轮领域。
Description
技术领域
本发明属于热固性树脂及其制备技术领域，具体涉及一种砂轮用邻苯二甲腈树脂粘合剂及其制备方法和应用。
背景技术
当前砂轮常用的树脂粘合剂为酚醛树脂和双马树脂，其中酚醛树脂由于其价格低廉，被广泛用于金刚石砂轮树脂粘合剂领域，但酚醛树脂砂轮在使用过程中存在诸多问题，如：酚醛树脂固化物耐热性较差，空气中热分解温度通常在160℃-180℃之间，砂轮磨削过程中随着温度升高，树脂不断有小分子释放，树脂和金刚石磨粒之间的结合力逐渐降低，造成砂轮使用寿命降低；其次，酚醛树脂在磨削过程中易分解出难闻气体，给施工人员造成不便以及危害施工人员健康。双马树脂耐热性能高于酚醛树脂，价格比酚醛树脂高，空气中其固化物的热分解温度在250℃左右，但其固化物脆性大，树脂把持力低，砂轮在磨削过程中易崩边，砂轮使用寿命低；并且双马树脂金刚石砂轮配方单一、锋利度较差。
目前文献报道的提高树脂粘合剂性能从而提高树脂砂轮综合性能的方法包括：1.采用耐温、韧性更高的聚酰亚胺树脂作为砂轮树脂粘合剂。2.通过对酚醛树脂进行改性来提高砂轮性能。聚酰亚胺价格昂贵，且其工艺性差，成型温度一般高于350℃。因此聚酰亚胺作为砂轮树脂粘合剂工艺性较差。西南林业大学张俊等科研人员通过将木质素部分取代苯酚制备了木质素-酚醛树脂砂轮片(张俊,杜官本,周晓剑,等.木质素-酚醛树脂基砂轮片的制备[J].西北林学院学报,2018,33(004):206-210.)，但其也仅仅是从成本和环保方面做了补充，树脂砂轮的使用性能未得到实质性改善。
发明内容
本发明的目的在于改善上述现有技术的不足，提供一种砂轮用邻苯二甲腈树脂粘合剂及其制备方法和应用，所述树脂具有优异的热性能、工艺性，其作为砂轮树脂粘合剂制成的砂轮片具有锋利度高、自锐性好、磨削效率高、使用寿命长等优异性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种砂轮用树脂粘合剂低聚物，所述低聚物由酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈通过醚化反应制备得到。
根据本发明的实施方案，所述低聚物的数均分子量可以为1000g/mol～3000g/mol，例如1500g/mol～2500g/mol，示例性为1200g/mol、1400g/mol、1600g/mol、1630g/mol、1680g/mol、1780g/mol、1800g/mol、1890g/mol、2000g/mol、2100g/mol、2300g/mol、2400g/mol、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述砂轮用树脂粘合剂低聚物呈粉末状。
根据本发明的实施方案，所述的酚醛树脂是由酚和甲醛或多聚甲醛通过缩聚反应制备得到的高分子聚合物。示例性地，所述酚为取代或未取代的苯酚，取代基选自烷基、卤素或烷氧基；具体的可以是苯酚。
根据本发明的实施方案，所述的酚醛树脂选自热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂中的一种或两种。
根据本发明的实施方案，所述的酚醛树脂的数均分子量为900g/mol～4000g/mol，软化点为50℃～150℃。
优选地，所述酚醛树脂的数均分子量为950g/mol～3000g/mol，软化点为60℃～150℃。
更优选地，所述酚醛树脂的数均分子量为980g/mol～2560g/mol，软化点为70℃～130℃。
根据本发明的实施方案，所述的硝基取代的邻苯二甲腈为4-硝基邻苯二甲腈。
本发明还提供上述砂轮用树脂粘合剂低聚物的制备方法，包括如下步骤：由酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈通过醚化反应制备得到所述砂轮用树脂粘合剂低聚物。
根据本发明的实施方案，所述酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈具有如上文所述的含义。
根据本发明的实施方案，所述的硝基取代的邻苯二甲腈的用量为所述酚醛树脂中酚羟基摩尔数的1％～70％，例如5～60％，又如10～55％，示例性为15％、20％、25％、28％、30％、31％、35％、36％、40％、50％、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述醚化反应在碱性催化剂存在下进行。优选地，所述的碱性催化剂可以选自下述物质中的一种、两种或更多种：KOH、NaOH、Na2CO3、K2CO3、Mg(OH)2和Ba(OH)2。
根据本发明的实施方案，所述醚化反应在溶剂中进行。例如，所述溶剂可以选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙腈中的一种、两种或更多种。优选地，所述溶剂与硝基取代的邻苯二甲腈的质量比为(4-7):1，例如(4.5-6.5):1，示例性为5:1、5.5:1、6:1、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述醚化反应的温度可以为40℃～100℃，优选50℃～90℃，示例性为60℃、70℃、80℃、90℃、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述醚化反应的时间可为1h～10h，例如3h～9h，示例性为4h、5h、6h、7h、8h、9h、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括：将醚化反应得到的反应液冷却，过滤，收集滤液；而后向滤液中加入水(例如为去离子水)形成乳浊液，再向其中加入酸(例如盐酸)，破乳，得到固相粉末和酸溶液；所述酸溶液经压滤后，得到砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料；所述砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料干燥后，得到所述砂轮用树脂粘合剂低聚物。
优选地，所述水的用量为滤液质量的8-13倍，例如9倍、10、11倍。
优选地，所述酸的用量为水质量的0.2-1％，例如为0.4％、0.5％、0.6％、0.7％。
根据本发明的实施方案，上述砂轮用树脂粘合剂低聚物的制备方法包括如下步骤：将酚醛树脂加入溶剂中，加热搅拌，待酚醛树脂完全溶解后加入硝基取代的邻苯二甲腈，待温度升至醚化反应温度，加入碱性催化剂，保温反应；反应完成后，将醚化反应得到的反应液冷却，过滤，收集滤液；而后向滤液中加入去离子水形成乳浊液，再向其中加入盐酸，破乳，得到固相粉末和酸溶液；所述酸溶液经压滤后，得到砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料；所述砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料干燥后，得到所述砂轮用树脂粘合剂低聚物。
本发明还提供上述砂轮用树脂粘合剂低聚物在制备砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品、砂轮用树脂粘合剂、砂轮用树脂粘合剂固化物或砂轮片中的应用。
本发明还提供一种砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品，所述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品为上述低聚物的预聚体。
优选地，制备所述低聚物的预聚体时的预聚温度可以为100℃～200℃，例如为130℃～190℃，优选为150℃～180℃，示例性为120℃、140℃、160℃、170℃、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
优选地，制备所述低聚物的预聚体时的预聚时间可以为10min～100min，例如为10min～70min，优选为20min～60min，示例性为30min、40min、50min、80min、90min、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述的预聚体粗品在150±5℃下粘度可为20Pa·s～200Pa·s，例如为40Pa·s～150Pa·s，示例性为50Pa·s、80Pa·s、87Pa·s、90Pa·s、92Pa·s、97Pa·s、100Pa·s、110Pa·s、120Pa·s、130Pa·s、140Pa·s、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述的预聚体粗品的软化点可为50℃～180℃，例如为80℃～150℃，示例性为88℃、100℃、110℃、118℃、110℃、120℃、121℃、125℃、130℃、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述的预聚体粗品的数均分子量可为1100g/mol～2900g/mol，例如为1150g/mol～1870g/mol，示例性为1150g/mol、1200g/mol、1250g/mol、1280g/mol、1300g/mol、1400g/mol、1430g/mol、1450g/mol。
根据本发明的实施方案，所述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品呈颗粒状。
本发明还提供上述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品的制备方法，包括如下步骤：上述砂轮用树脂粘合剂低聚物经高温预聚，得到所述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品。
根据本发明的实施方案，所述的预聚的温度和预聚的时间具有如上文所示的范围。
本发明还提供一种砂轮用树脂粘合剂，其由上述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品进一步细化后得到，其细度可以为20μm～180μm，例如为30μm～150μm，优选为50μm～100μm，示例性为50μm、75μm、80μm、100μm、150μm、或上述任意两个数值两两组合范围内的任一点值。
根据本发明的实施方案，所述的砂轮用树脂粘合剂的性能与所述树脂粘合剂预聚体粗品基本一致；所述性质包括但不限于下述性质中的任一种：软化点、数均分子量、150±5℃粘度、固化物热性能。
本发明还提供上述砂轮用树脂粘合剂的制备方法，包括将所述预聚体粗品物理粉碎，得到所述砂轮用树脂粘合剂。
本发明还提供一种砂轮用树脂粘合剂固化物，所述固化物由所述砂轮用树脂粘合剂固化得到。
根据本发明的实施方案，所述固化物的玻璃化转变温度为>370℃，例如371℃～390℃，示例性为375℃、378℃、379℃、380℃、381℃、385℃、388℃、390℃。
根据本发明的实施方案，所述固化物的热分解温度>400℃，例如410℃～450℃，示例性为420℃、430℃、431℃、432℃、435℃、440℃、441℃。
本发明还提供上述固化物的制备方法，包括如下步骤：将所述砂轮用树脂粘合剂固化，得到所述固化物。
根据本发明的实施方案，所述固化的温度为160-260℃。
优选地，所述固化为分段固化，例如所述分段固化的过程为：165-175℃保温0.5-1.5h，195-205℃保温0.5-1.5h，245-255℃保温4-6h；示例性地，170℃保温1h，200℃保温1h，250℃保温5h。
本发明还提供上述砂轮用树脂粘合剂固化物的制备方法，包括所述砂轮用树脂粘合剂经固化，制备得到所述固化物。
优选地，所述固化的过程如上文所述。
本发明还提供一种砂轮片，所述砂轮片的原料包括上述的砂轮用树脂粘合剂。
本发明的有益效果：
(1)由本发明砂轮用树脂粘合剂低聚物经预聚制备得到的砂轮用树脂粘合剂具有优异的热性能，所述砂轮用树脂粘合剂的固化物的玻璃化转变温度>370℃，热分解温度>430℃，远高于酚醛树脂和双马树脂，可有效提高树脂砂轮的使用寿命。
(2)本发明的砂轮用树脂粘合剂的数均分子量、软化点和细度与磨粒磨料具有极高的匹配度，可有效提高树脂对磨粒磨料的把持力，有效改善树脂砂轮的锋利度以及磨削效率。
(3)本发明的砂轮用树脂粘合剂具有优异的工艺性，其制成的砂轮片具有锋利度高、自锐性好、磨削效率高、使用寿命长等优异性能。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入50kg N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，油浴温度设定90℃，通N2，开搅拌；分别加入热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂各10kg，其中热固性酚醛树脂的数均分子量为1100g/mol，软化点为90℃，热塑性酚醛树脂的数均分子量为1036g/mol，软化点为82℃。待酚醛树脂完全溶解后分别加入30％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至90℃时加入15kg碱性催化剂KOH。90℃恒温搅拌5h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将10倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入0.5％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1200g/mol。
高温预聚：称取1.5kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至150℃，保持40min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为80Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至50μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
实施例2
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入50kgN-甲基吡咯烷酮(NMP)，油浴温度设定80℃，通N2，开搅拌；加入热塑性酚醛树脂25kg，热塑性酚醛树脂的数均分子量为1400g/mol，软化点为91℃。待酚醛树脂完全溶解后分别加入36％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至80℃时加入10.6kg碱性催化剂KOH。80℃恒温搅拌8h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将10倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入0.8％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1400g/mol。
高温预聚：称取2.0kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至140℃，保持60min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为93Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至80μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
实施例3
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入50kg乙腈，油浴温度设定70℃，通N2，开搅拌；加入热塑性酚醛树脂25kg，热塑性酚醛树脂的数均分子量为1700g/mol，软化点为98℃。待酚醛树脂完全溶解后加入40％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至70℃时加入8.7kg碱性催化剂Na2CO3。70℃恒温搅拌10h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将12倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入0.9％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1630g/mol。
高温预聚：称取1.0kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至180℃，保持30min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为87Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至100μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
实施例4
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入50kg N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)，油浴温度设定60℃，通N2，开搅拌；加入热塑性酚醛树脂30kg，热塑性酚醛树脂的数均分子量为1930g/mol，软化点为103℃。待酚醛树脂完全溶解后加入44％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至60℃时加入8.1kg碱性催化剂Na2CO3。60℃恒温搅拌12h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将12倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入1.0％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1680g/mol。
高温预聚：称取1.8kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至170℃，保持40min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为92Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至150μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
实施例5
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入50kg乙腈，油浴温度设定85℃，通N2，开搅拌；加入热塑性酚醛树脂28kg，热塑性酚醛树脂的数均分子量为2030g/mol，软化点为109℃。待酚醛树脂完全溶解后分别加入26％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至85℃时加入10.2kg碱性催化剂K2CO3。85℃恒温搅拌10h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将12倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入0.7％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1780g/mol。
高温预聚：称取2.0kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至180℃，保持30min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为97Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至75μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
实施例6
树脂粘合剂低聚物合成：在装有搅拌器，温度计和回流冷凝装置的100L反应釜中加入60kg乙腈，油浴温度设定75℃，通N2，开搅拌；加入热塑性酚醛树脂20.2kg，热塑性酚醛树脂的数均分子量为2230g/mol，软化点为112℃。待酚醛树脂完全溶解后分别加入23％酚醛酚羟基摩尔数的4-硝基邻苯二甲腈。待反应液温度升至75℃时加入10.2kg碱性催化剂K2CO3。75℃恒温搅拌8h，关闭油浴。反应液自然降至常温，用10L布氏漏斗将反应液中固相组分过滤干净，收集反应液。将10倍滤液质量的去离子水加入至带搅拌罐体，开搅拌，缓慢倒入反应液，形成乳浊液，加入0.9％去离子水质量分数的盐酸，破乳形成固相粉末，用压滤机将酸水压滤干净得到树脂粘合剂低聚物湿料。湿料在不高于60℃烘箱中干燥至恒重，外观为黄色粉末。树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1890g/mol。
高温预聚：称取1.2kg干燥好的树脂粘合剂低聚物粉末置于带鼓风的烘箱中，烘箱温度设至180℃，保持40min，立即取出降至常温，得到树脂粘合剂预聚体粗品，粗品的150℃粘度为120Pa·s。
粉碎：将预聚体粗品砸碎至直径不大于10mm颗粒，用超微粉碎器粉碎至80μm得到树脂粘合剂产品，粘合剂产品的外观为灰绿色粉末。
表1
实施例7
将实施例1～6中制备的邻苯二甲腈砂轮树脂粘合剂产品通过GPC测定仪和沥青软化点测定仪测定其数均分子量为1150g/mol～1870g/mol，软化点为80℃～150℃。将实施例1～6中制备的邻苯二甲腈基砂轮树脂粘合剂产品倒入定制的钢质模具中，然后置于电热恒温干燥箱中分段固化，固化升温过程为：170℃/1h，200℃/1h，250℃/5h。得到的固化树脂的玻璃化温度为>370℃，热分解温度>400℃。其中数均分子量Mn由GPC凝胶渗透色谱仪(GPC)测得，仪器信息：waters，型号1515；软化点由沥青软化点测定仪测得；固化物玻璃化转变温度由动态机械分析仪(DMA)测得，仪器信息：Netzsch，型号242c；固化物热分解温度由热失重分析仪(TGA)测得，仪器信息：Netzsch，型号STA409PC。
上述测试的测试结果列于表1中。
另外，上述实施例得到的树脂砂轮具有锋利度高、自锐性好、磨削效率高、使用寿命长等优异性能。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种砂轮用树脂粘合剂低聚物，其特征在于，所述低聚物由酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈通过醚化反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的砂轮用树脂粘合剂低聚物，其特征在于，所述的酚醛树脂是由酚和甲醛或多聚甲醛通过缩聚反应制备得到的高分子聚合物。
优选地，所述的酚醛树脂选自热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂中的一种或两种。
优选地，所述的酚醛树脂的数均分子量为900g/mol～4000g/mol，软化点为50℃～150℃。
优选地，所述的硝基取代的邻苯二甲腈为4-硝基邻苯二甲腈。
优选地，所述砂轮用树脂粘合剂低聚物的数均分子量为1000g/mol～3000g/mol。
优选地，所述砂轮用树脂粘合剂低聚物呈粉末状。
3.权利要求1或2所述的砂轮用树脂粘合剂低聚物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：由酚醛树脂与硝基取代的邻苯二甲腈通过醚化反应制备得到所述砂轮用树脂粘合剂低聚物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述醚化反应在碱性催化剂存在下进行。
优选地，所述的硝基取代的邻苯二甲腈的用量为所述酚醛树脂中酚羟基摩尔数的1％～70％。
优选地，所述醚化反应在溶剂中进行。例如，所述溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙腈中的一种、两种或更多种。优选地，所述溶剂与硝基取代的邻苯二甲腈的质量比为(4-7):1。
优选地，所述醚化反应的温度为40℃～100℃。
优选地，所述醚化反应的时间为1h～10h。
优选地，所述制备方法还包括：将醚化反应得到的反应液冷却，过滤，收集滤液；而后向滤液中加入水形成乳浊液，再向其中加入酸，破乳，得到固相粉末和酸溶液；所述酸溶液经压滤后，得到砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料；所述砂轮用树脂粘合剂低聚物湿料干燥后，得到所述砂轮用树脂粘合剂低聚物。
5.权利要求1或2所述的砂轮用树脂粘合剂低聚物在制备砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品、砂轮用树脂粘合剂、砂轮用树脂粘合剂固化物或砂轮片中的应用。
6.一种砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品，其特征在于，所述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品由权利要求1或2所述砂轮用树脂粘合剂低聚物经预聚得到。
7.一种砂轮用树脂粘合剂，所述砂轮用树脂粘合剂由权利要求6所述砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品经进一步细化得到，所述砂轮用树脂粘合剂的细度可以为20μm～180μm。
8.根据权利要求6所述的砂轮用树脂粘合剂预聚体粗品或权利要求7所述砂轮用树脂粘合剂，其特征在于，所述预聚的温度为100℃～200℃。
优选地，所述预聚的时间为10min～100min。
优选地，所述的预聚体粗品在150±5℃下粘度可为20Pa·s～200Pa·s。
优选地，所述的预聚体粗品的软化点可为50℃～180℃。
优选地，所述的预聚体粗品的数均分子量可为1100g/mol～2900g/mol。
优选地，所述的粘结剂在150±5℃下的粘度为20Pa·s～200Pa·s。
优选地，所述的粘结剂的软化点为50℃～180℃。
优选地，所述的粘结剂的数均分子量为1100g/mol～2900g/mol。
9.一种砂轮用树脂粘合剂固化物，其特征在于，所述固化物由权利要求7或8所述砂轮用树脂粘合剂固化得到。
优选地，所述固化物的玻璃化转变温度为>370℃。
优选地，所述固化物的热分解温度>400℃。
优选地，所述固化的温度为160-260℃。
优选地，所述固化为分段固化，例如所述分段固化的过程为：165-175℃保温0.5-1.5h，195-205℃保温0.5-1.5h，245-255℃保温4-6h。
10.一种砂轮片，其特征在于，所述砂轮片的原料包括权利要求7或8所述的砂轮用树脂粘合剂。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4410676A (en) * | 1981-08-24 | 1983-10-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Phenolic-cured phthalonitrile resins |
| CN102372832A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-03-14 | 中国科学院化学研究所 | 一种邻苯二甲腈基醚化酚醛树脂及其制备方法 |
| CN109694679A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-30 | 湖南金泰检测检验有限公司 | 一种改性酚醛树脂胶粘剂及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4410676A (en) * | 1981-08-24 | 1983-10-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Phenolic-cured phthalonitrile resins |
| CN102372832A (zh) * | 2010-08-11 | 2012-03-14 | 中国科学院化学研究所 | 一种邻苯二甲腈基醚化酚醛树脂及其制备方法 |
| CN109694679A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-30 | 湖南金泰检测检验有限公司 | 一种改性酚醛树脂胶粘剂及其制备方法 |
| CN109942767A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 中国科学院化学研究所 | 一种硼杂化邻苯二甲腈基酚醛树脂及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DAYONG ZHANG等: ""Synthesis, characterization and properties of phthalonitrile-etherified resole resin"", 《E-POLYMERS》, vol. 20, pages 500 - 509 * |
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