專利名稱：一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬于粘結劑的技術領域，具體地說涉及一種酚醛型鋼紙砂 盤粘結劑及其制備方法，更具體地說本發明涉及一種適合D125 X 22cm CP20型鋼紙砂盤制造的水溶性酚醛粘結劑及其制備方法。背,技術.眾所、周知，鋼紙砂盤等涂附磨具在我國已有多年的生產歷史。尤 其是D125X22cmCP20型鋼紙砂盤，制造工藝簡單，使用方便，廣泛 地應用于造船工業中船體、艙室等鋼結構部位大面積表面除銹和清理 作業。然而，就目前國內鋼紙砂盤而言，主要存在以下兩個方面的質 量問題。首先，鋼紙砂盤的磨蝕指數較低，工作壽命較短，在打磨過 程中，磨料易脫落。其次，鋼紙砂盤的抗潮性能比較差。在濕度較大 的雨季或相對的潮濕環境下，鋼紙砂盤易吸潮，容易變形，從而造成 使用壽命較短。因此，鋼紙砂盤短暫的工作壽命以及打磨過程中的頻 繁更換嚴重影響了船體除銹和清理的工作進度和工作效率，遠遠滿足 不了造船工業對鋼紙砂盤的質量要求。傳統的鋼紙砂盤主要由鋼紙、粘結劑與磨料三部分組成，制作工 藝采用雙層磨料涂附工藝，加熱固化成型后制得鋼紙砂盤。鋼紙砂盤 中的粘結劑，它的作用在于將磨料、鋼紙緊緊粘結成一個整體，并使 磨料分布均勻，形成犬牙交錯粗糙而鋒利的磨蝕面。因此，粘結劑與 磨料及鋼紙的粘結性能，粘結劑的固化程度，固化后的硬度，機械強 度，耐熱，抗潮等一系列機械性能都將直接影響鋼紙砂盤的硬度、鋒 利度、磨蝕指數、抗潮性能及其使用壽命。從化學結構考慮，熱固型水溶性酚醛樹脂是鋼紙砂盤比較理想的粘結材料。因為酚醛分子中含有大量的苯環結構，分子鏈成剛性，固化后的酚醛樹脂交聯密度高，具有較高的硬度、耐熱溫度和粘結強度，比較適合用作鋼紙砂盤粘結劑。而現有的鋼紙砂盤粘結劑存在以下缺 點1. 機械強度與粘結強度偏低 傳統的鋼紙砂盤粘結劑為普通的水溶性酚醛樹脂，其分子主鏈結構過于剛性，交聯密度過高，從而造成粘結劑的機械強度和粘結強度 偏低。因此造成在鋼紙砂盤的打磨過程中，磨料易脫落，磨蝕指數較 低，工作壽命較短。2. 抗潮性能差由于粘結劑中存在大量的低分子量親水化合物如水溶性羥甲基化 合物和水溶性堿性化合物。在潮濕環境中，粘結劑中的親水化合物極 易吸潮，使粘結劑的粘結強度和機械強度下降，進一步縮短砂盤的工 作壽命，而且砂盤還會因吸潮變形而報廢。
發明內容
本發明的目的在于提供一種以芳烷基改性的酚醛型鋼紙砂盤粘結 劑及其制造方法，用于制備綜合性能優良的適合鋼紙砂盤制造的粘結 劑。本發明的技術方案是這樣實現的 一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑， 其特征在于所述的鋼紙砂盤粘結劑由苯酚、含甲醛濃度為36-40% 的甲醛水溶液、堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、胺類化合物 的催化劑、酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物，它們重量份數 的組成為，苯酚100含甲醛濃度為36-40%的甲醛水溶液105 180 堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、胺類化合物的催化劑:7 15酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物2 20 。一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑的制造方法，其特征在于所述的 鋼紙砂盤粘結劑的制造方法按如下步驟進行a、 按100重量份的苯酚與105 180重量份的含甲醛濃度為36-40。％甲醛水溶液配比進行合成反應；b、 再加入7 15重量份的堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、 胺類化合物的催化劑，調整PH值在7.5 10之間；c、 滴加2 20重量份的酚類化合物或芳胺類化合物的芳烷基化合 物，反應溫度控制在60 10(TC之間，保持2 8小時；d、 合成反應結束后，進行真空脫水，脫水至粘度為1000 8000mPa s，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂盤粘結劑。按本發明所制得的酚醛型鋼紙砂盤粘結劑與現有技術相比具有如下 優點1、 本發明得到的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑與普通的鋼紙砂盤 粘結劑相比，粘結性能得到了較大的提高，剪切強度達到591N/cm2;2、 本發明得到的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑與普通的鋼紙砂盤 粘結劑相比，抗潮性能得到了大幅度的提高，所制得的鋼紙砂盤在潮 濕環境下具有良好的尺寸穩定性。
具體實施例方式下面對本發明作進一步闡述并給出實例本發明為一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其特征在于所述的酚醛型鋼紙砂盤粘結劑的組份為苯酚、36-40%甲醛水溶液、催化劑、芳烷基化合物。本發明酚醛型鋼紙砂盤粘結劑是由如下重量份的組份組成 苯酚10036-40%甲醛水溶液105 180 催化劑7 15 芳烷基化合物2 20本發明所用的催化劑是堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、 胺類化合物，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧 化鈣、氫氧化鎂、氫氧化銨、氧化鈣、氧化鎂和氧化鋇。所用的催化 劑可以是其中任意一種，也可以是幾種的任意配比的混合物，所用的 催化劑在常溫常壓下配制成水溶液時所含的堿金屬、堿土金屬的氧化 物或氫氧化物、胺類化合物濃度在10%至50%之間。本發明所用的芳垸基化合物是酚類化合物或芳胺類化合物，包括 鄰甲酚，間甲酚，對甲酚，間苯二酚，對苯二酚和苯胺。本發明所用 的芳垸基化合物由國藥集團化學試劑商店提供，等級為化學純。本發明所述的酚醛型鋼紙砂盤粘結劑的制造方法按如下步驟進 行按100重量份的苯酚與105 180重量份的36-40%甲醛水溶液 配比進行反應；b、加入7 15重量份的催化劑，調整PH值7.5 10 之間；c、滴加2 20重量份的芳烷基化合物，反應溫度控制在45 IO(TC之間，保持2 8小時，最佳反應溫度75 9(TC之間，最佳反 應時間3 6小時；d、合成反應結束后，進行真空脫水，脫水至粘度 為1000 8000mPa s (采用旋轉粘度計，檢測溫度為23。C)，冷卻 放料，即得酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其中步驟a、步驟b的順序可以 調換，步驟b、步驟c的順序亦可以調換。 下面給出具體的實施例實施例1 ，將lOOg苯酚，26. 5g的40%氫氧化鈉水溶液，在75"C高速攪拌 30分鐘后，滴加4g芳垸基化合物鄰甲酚，在同樣的溫度下，滴加138g 的37%的甲醛水溶液緩緩滴加入反應體系中；升溫至9(TC反應3小 時，然后進行真空脫水至粘度l,000mPa's，冷卻放料，即得酚醛型 鋼紙砂盤粘結劑。實施例2將100g苯酚，17. 5g的40%氫氧化鉀水溶液在55"高速攪拌30 分鐘后，滴加8g芳垸基化合物間甲酚，在同樣的溫度下，滴加138g 的38%的甲醛水溶液緩緩滴加入反應體系中；升溫至9(TC反應3小 時，然后進行真空脫水至粘度2，000mPa，s，冷卻放料，即得酚醛型 鋼紙砂盤粘結劑。實施例3將100g苯酚，40g的20%氫氧化鋰水溶液在5(TC高速攪拌30 分鐘后，滴加10g芳烷基化合物間苯二酚，在同樣的溫度下，滴加 129g的36%的甲醛水溶液緩緩滴加入反應體系中。升溫至9(TC反應 3小時，然后進行真空脫水至粘度5，000mPa* s，冷卻放料，即得酚 醛型鋼紙砂盤粘結劑。實施例4將100g苯酚，10g氧化鈣粉末在53。C高速攪拌30分鐘后，滴加 5g芳烷基化合物，在同樣的溫度下，滴加105g的39X的甲醛水溶液 緩緩滴加入反應體系中。升溫至9(TC反應3小時，然后進行真空脫 水至粘度8,000mPa's，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂盤粘結劑。實施例5將100g苯酚，13g氫氧化鋇粉末在7(TC高速攪拌30分鐘后，滴加10g芳垸基化合物對苯二酚，在同樣的溫度下，滴加129g的40X 的甲醛水溶液緩緩滴加入反應體系中。升溫至9(TC反應3小時，然 后進行真空脫水至粘度5，000mPa.s，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂 盤粘結劑。 實施例6將100g苯酚，11g氧化鎂粉末在85t:高速攪拌30分鐘后，滴加 10g芳烷基化合物間苯二酚，在同樣的溫度下，滴加129g的36%的-甲醛水溶液緩緩滴加入反應體系中。升溫至9(TC反應3小時，然后 進行真空脫水至粘度5，000mPa，s，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂盤 粘結劑。實施例7將100g苯酚，15g氨水在65'C高速攪拌30分鐘后，滴加10g 芳烷基化合物苯胺，在同樣的溫度下，滴加129g的36X的甲醛水溶 液緩緩滴加入反應體系中。升溫至90'C反應3小時，然后進行真空 脫水至粘度5,000mPa"s，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂盤粘結劑。
權利要求
1. 一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其特征在于所述的鋼紙砂盤粘結劑由苯酚、含甲醛濃度為36-40％的甲醛水溶液、堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、胺類化合物的催化劑、酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物，它們重量份數的組成為，苯酚100含甲醛濃度為36-40％的甲醛水溶液105～180堿金屬、堿土金屬的氧化物、氫氧化物或胺類化合物的催化劑7～15酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物2～20。
2、如權利要求1所述的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其特征 在于堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、胺類化合物的催化劑 包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鈣、氫氧化 鎂、氫氧化銨、氧化鈣、氧化鎂和氧化鋇。
3、 如權利要求1或2所述的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其特征在于酚類化合物或胺類化合物的包括鄰甲酚，間甲酚，對甲酚，間 苯二酚，對苯二酚和苯胺。
4、 一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑的制造方法，其特征在于所述的 鋼紙砂盤粘結劑的制造方法按如下步驟進行a、 按100重量份的苯酚與105 180重量份的36-40%甲醛水溶液配比進行合成反應；b、 再加入7 15重量份的堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、 胺類化合物的催化劑，調整PH值在7.5 10之間；c、 滴加2 20重量份的酚類化合物或胺類化合物的芳垸基化合物，反應溫度控制在45 100'C之間，保持2 8小時；d、合成反應結束后，進行真空脫水，脫水至粘度為1000 8000mPa s，冷卻放料，即得酚醛型鋼紙砂盤粘結劑。
5、如權利要求4所述的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑的制造方法， 其特征在于:步驟c中最佳反應溫度75 9(TC之間，最佳反應時間3 6小時。
全文摘要
本發明公開了一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑，其特征為所述的鋼紙砂盤粘結劑由苯酚、含甲醛濃度為36-40％的甲醛水溶液、堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物、胺類化合物的催化劑、酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物，它們重量份數的組成為，苯酚100、含甲醛濃度為36-40％的甲醛水溶液105～180、堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物，氨水和胺類化合物的催化劑7～15、酚類化合物或胺類化合物的芳烷基化合物2～10。本發明得到的一種酚醛型鋼紙砂盤粘結劑與普通的鋼紙砂盤粘結劑相比，粘結性能得到了較大的提高，剪切強度達到591N/cm<sup>2</sup>；抗潮性能得到了大幅度的提高，所制得的鋼紙砂盤在潮濕環境下具有良好的尺寸穩定性。
文檔編號C09J161/06GK101235261SQ20071003702
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月31日 優先權日2007年1月31日
發明者蔡正燕, 虞子森 申請人:上海船舶工藝研究所