本申请涉及树脂胶黏剂领域，特别是涉及一种砂纸用酚醛树脂及其制备方法、以及砂纸用复胶。
背景技术：
：酚醛树脂的应用非常广泛，在涂覆磨具行业作为粘结剂，可以用于各种砂布、砂纸、砂带。由于酚醛树脂固化后颜色会变深，限制了酚醛树脂的应用，在制作颜色为浅色及颜色鲜艳的涂覆产品时，常规的酚醛树脂无法满足要求，这就需要对酚醛树脂进行改性研究使其固化后颜色变浅。普通树脂受紫外光照射，会变黄，直至变棕；在普通树脂中加入蓝颜料，受紫外光照射，会变绿，直至变黑。浅色砂纸常用的改善方法有两种，一是提高颜料比重或加入光亮剂，但这种方式会提高成本；二是降低固化温度，但这种方式会造成工艺时间长，成本高，而且固化程度低，得到的砂纸的性能较差。目前已有人提出的改进方向为：树脂着色轻，固化过程的变色轻(固化温度为120～140℃，固化时间为1～3h)，贮存过程的变色轻，拥有高磨削性；且固化后砂纸表面平整，无起泡，无浸润缺陷。可以采用的方法为：改变苯酚与甲醛的配比调整树脂分子结构；减少催化剂用量降低ph值；加入添加剂工艺改进；使用氮气氛围；砂纸固化温度低；生产现场使用异常洁净的生产设施等。技术实现要素：为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种砂纸用酚醛树脂，固化后的酚醛树脂颜色变色轻，储存过程中变色轻，且砂纸的耐磨性更高。本申请提供一种砂纸用酚醛树脂，原料包括第一组分以及第二组分；所述第一组分的制备方法包括：苯酚与醛在无机碱催化剂的作用下，在氮气氛围中于80～90℃下反应1～3h，得到体系a；体系a中加入酚，于80～100℃反应1～2h，得到体系b；体系b调节温度至60～70℃，加入氨基化合物，脱水至预设粘度，得到第一组分；所述第二组分的制备方法包括：有机酸酸溶于水和乙醇，得到第二组分；所述第一组分与所述第二组分的质量比为1：0.01～0.1。本实施例中，苯酚与醛的反应在氮气环境下进行，这是由于苯酚中的酚羟基很容易在热或紫外线条件下发生变化，被氧化成醌或者其他的结构从而改变树脂颜色。故在反应釜中通入氮气是生产砂纸用酚醛树脂的基础。在制备砂纸用酚醛树脂的过程中，苯酚或者酚类化合物与醛缓慢发生加成反应，加成反应生成的羟甲基逐步缩聚，得到体系b。在体系b中加入氨基化合物，一方面是为了使氨基化合物与醛形成反应，生成改性的酚醛树脂，降低树脂中的游离甲醛，使得砂纸烘烤过程中释放的刺激性气体减少；另一方面是生成的改性酚醛树脂混合物即第一组分在第二组分中固化时，颜色会变浅，酚醛树脂的羟甲基容易氧化，而改性的酚醛树脂封锁羟甲基，让改性的酚醛树脂颜色更浅。在使用过程中，第一组分与第二组分搅拌均匀后得到砂纸用酚醛树脂。其中，第二组分相当于第一组分即改性酚醛树脂的固化剂，第一组分与第二组分相互作用，第二组分加入量太多会导致砂纸的颜色深，且砂纸固化快，砂纸生产时烘烤过头，影响砂纸的磨削性能；第二组分加入量太少，会导致砂纸生产时来不及固化，砂纸上的胶不固化完全，影响砂纸的拉伸强度。可选的，所述醛为甲醛、糠醛、多聚甲醛中的一种或多种；所述酚类化合物为邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲酚中的一种或多种。醛可以选择以水为溶剂的甲醛水溶液、糠醛水溶液以及多聚甲醛水溶液。甲醛水溶液、糠醛水溶液以及多聚甲醛水溶液采用常用的浓度即可，例如：市售的质量百分含量为37％的甲醛水溶液；市售的质量百分含量为99％的糠醛水溶液；市售的质量百分含量为95％的多聚甲醛水溶液。甲酚类的酚比苯酚更容易与醛发生反应，酚类与醛发生反应生成改性的酚醛树脂，在改性的基础上更容易封锁酚醛树脂中的羟甲基，让树脂的颜色变浅，其固化后的颜色变为浅色。可选的，以折百计，所述苯酚和所述醛的质量比为1:1.10～1.80。苯酚与醛的混合方式可以采用滴加的方式，在反应过程中，将醛缓慢滴加到酚中，对于整个反应体系中的醛而言，酚处于过量状态，在无机碱催化剂的作用下，酚能与醛充分接触，缓慢发生加成反应，生成足够多的羟甲基，有利于反应的彻底进行。需要保证，在反应过程完成后，体系中仍有醛基存在，以便与氨基化合物进行反应。进一步的，所述苯酚和所述醛的质量比为1:1.12～1.75。进一步的，所述苯酚和所述醛的质量比为1:1.23～1.66。可选的，所述无机碱催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、氨水、氢氧化钡中的一种或多种。由于苯酚上的三个羟基的活性不同，使用不同的无机碱催化剂得到的树脂结构是不同的。其中，使用氢氧化钠催化的酚醛树脂中二羟甲基苯酚相对较多；使用氢氧化钾催化的酚醛树脂中的2，6二羟甲基苯酚较多；使用碳酸钠催化的酚醛树脂中三羟甲基苯酚较多；使用氨水催化的酚醛树脂的分子量较大；使用氢氧化钡催化的酚醛树脂相比于使用其他催化剂得到的三羟甲基苯酚最多。不同催化剂催化的苯酚最后加成酚醛树脂的结构不同，得到的第一组分在第二组分中固化后颜色深浅不一。可选的，以折百计，所述酚的质量为m1，所述苯酚和所述醛的总质量为m2；且满足m1与m2之比为1:2.16～3.01。进一步的，m1与m2之比为1:2.42～3.75。可选的，所述氨基化合物为尿素、三聚氰胺、苯代三聚氰胺中的一种或多种。选择尿素、三聚氰胺、苯代三聚氰胺中的一种或多种可以更好的降低树脂中的游离甲醛，使得砂纸烘烤过程中释放的刺激性气体减少，且使得生成的浅色砂纸用酚醛的颜色更浅。可选的，所述氨基化合物的质量为m3，且满足m3与m2之比为1:20.45～1:120.26。可选的，所述m组分的预设粘度为600～2000mpa·s/25℃。在调节粘度的过程中，可以降低温度为40～50℃，粘度合格后放料。若温度太高，后续放料时粘度会变化；若温度太低，达到预设放料温度需要的时间较长。可选的，所述有机酸为苯酚磺酸、对甲苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸中的一种或多种。由实施例可知，在其他条件不变的情况下，氨基磺酸与邻甲酚的配合相比于间甲酚和对甲苯磺酸的配合，氨基磺酸与邻甲酚的配合使用得到的酚醛树脂的磨削性能更好，拉伸强度更高。可选的，所述有机酸、水以及乙醇的质量比为1：0.2～0.6：1.0～1.2。可选的，所述第二组分加入所述第一组分。本申请还提供一种砂纸用酚醛树脂的制备方法，包括苯酚与醛在无机碱催化剂的作用下，在氮气氛围中于80～90℃下反应1～3h，得到体系a；体系a中加入酚，于80～100℃反应1～2h，得到体系b；体系b调节温度至60～70℃，加入氨基化合物，脱水至预设粘度，得到第一组分；有机酸溶于水和乙醇，得到第二组分；将所述第一组分和所述第二组分按质量比为1：0.01～0.1混合得到所述砂纸用酚醛树脂。本申请还提供一种砂纸用复胶，以质量份计，所述砂纸用复胶的原料包括：本申请的砂纸用酚醛树脂至少具有以下技术效果之一：采用本申请的技术方案制得的酚醛树脂胶黏粘度适中，在树脂的使用烘烤过程中酚醛树脂与磨料结合后，砂纸表面平整，不发生起泡现象，无浸润缺陷；同时，酚醛树脂固化后颜色黄且浅，树脂着色轻，砂纸固化过程中变色轻(固化温度为120～140℃，固化时间为1～3h)，树脂储存过程中变色轻，砂纸的磨削性能和拉伸强度高。具体实施方式实施例1：在反应釜(例如装有搅拌器、温度计、真空表及升温、降温装置)中，加入600g苯酚，920g浓度为37％的甲醛水溶液，开起搅拌后，加入9g碳酸钠，升温到90℃，恒温反应2小时后，得到体系a；在体系a中，加入100g间甲酚，在95℃下保温2小时后，得到体系b；将体系b降温到65℃，加入60g尿素，进行真空蒸馏脱水到预设粘度(1400mpa·s)，得到第一组分。将100g对甲苯磺酸加入到反应釜中，加入40g水搅拌溶解，再加入110g乙醇搅拌均匀，制得第二组分。取6g第二组分加入100g第一组分，搅拌混匀得到本实例的砂纸用酚醛树脂。在第一组分与第二组分搅拌均匀的过程中，测量聚合速度，以下实施例均采用此实施步骤。本实施例得到的第一组分产品粘度为1400mpa·s，固含量为74.78％，游离醛含量为0.36％，聚合速度为20～30秒。实施例2：在反应釜(例如装有搅拌器、温度计、真空表及升温、降温装置)中，加入600g苯酚，950g浓度为37％的甲醛水溶液，开起搅拌后，加入9g氢氧化钠，升温到90℃，恒温反应2小时后，得到体系a；在体系a中，加入100g对甲酚，在95℃下保温2小时后，得到体系b；将体系b降温到65℃，加入60g三聚氰胺，进行真空蒸馏脱水到预设粘度(1400pa·s)，得到第一组分。将100g苯酚磺酸加入到反应釜中，加入40g水搅拌溶解，再加入110g乙醇搅拌均匀，制得第二组分。取8g第二组分加入100g第一组分，搅拌混匀得到本实例的砂纸用酚醛树脂。本实施例得到的第一组分产品粘度为1400mpa·s，固含量为76.99％，游离醛含量为0.42％，聚合速度为20～30秒。实施例3：在反应釜(例如装有搅拌器、温度计、真空表及升温、降温装置)中，加入600g苯酚，800g浓度为95％的多聚甲醛水溶液，开起搅拌后，加入9g氢氧化钾，升温到90℃，恒温反应2小时后，得到体系a；在体系a中，加入100g二甲酚，在95℃下保温2小时后，得到体系b；将体系b降温到65℃，加入60g苯代三聚氰胺，进行真空蒸馏脱水到预设粘度(1400mpa·s)，得到第一组分。将100g甲基磺酸加入到反应釜中，加入40g水搅拌溶解，再加入110g乙醇搅拌均匀，制得第二组分。取6g第二组分加入100g第一组分，搅拌混匀得到本实例的砂纸用酚醛树脂。本实施例得到的第一组分产品粘度为1400mpa·s，固含量为76.42％，游离醛含量为0.24％，聚合速度为30秒。实施例4：在反应釜(例如装有搅拌器、温度计、真空表及升温、降温装置)中，加入600g苯酚，800g浓度为99％的糠醛水溶液，开起搅拌后，加入12g氨水，升温到90℃，恒温反应2小时后，得到体系a；在体系a中，加入100g邻甲酚，在95℃下保温2小时后，得到体系b；将体系b降温到65℃，加入70g尿素，进行真空蒸馏脱水到预设粘度(1400mpa·s)，得到第一组分。将100g氨基磺酸加入到反应釜中，加入40g水搅拌溶解，再加入110g乙醇搅拌均匀，制得第二组分。取6g第二组分加入100g第一组分，搅拌混匀得到本实例的砂纸用酚醛树脂。本实施例得到的第一组分产品粘度为1400mpa·s，固含量为74.32％，游离醛含量为0.67％，聚合速度为12秒。实施例5：在反应釜(例如装有搅拌器、温度计、真空表及升温、降温装置)中，加入600g苯酚，800g浓度为99％的糠醛水溶液，开起搅拌后，加入10g氢氧化钡，升温到90℃，恒温反应2小时后，得到体系a；在体系a中，加入100g间甲酚，在95℃下保温2小时后，得到体系b；将体系b降温到65℃，加入70g尿素，进行真空蒸馏脱水到预设粘度(1400mpa·s)，得到第一组分。将100g对甲苯磺酸加入到反应釜中，加入40g水搅拌溶解，再加入110g乙醇搅拌均匀，制得第二组分。取6g第二组分加入100g第一组分，搅拌混匀得到本实例的砂纸用酚醛树脂。本实施例得到的第一组分产品粘度为1400mpa·s，固含量为77.32％，游离醛含量为0.48％，聚合速度为25秒。对比例以市场上砂纸用pf-2484酚醛树脂(山东圣泉)作为对比例。测试例将上述实施例1～5所制备的酚醛树脂以及对比例中的酚醛树脂作为胶黏剂，分别与2000目的碳酸钙、阴离子表面活性剂、染料、聚丙稀酸脂、消泡剂和钛白粉等砂纸胶水原料混合作为复胶在砂纸上辊涂。以质量份计，各原料的用量如表1所示。表1砂纸用复胶的成分原料质量份(份)胶黏剂48碳酸钙42阴离子表面活性剂0.2染料2.4聚丙稀酸脂1.0消泡剂0.2钛白粉：水(1：1)0.7制备过程：生产中处理好的基材首先进入底胶辊，施胶辊将配好的底胶均匀的涂附到基材上，然后进入植砂区，通过重力植砂或静电植砂，进入预干隧道，烘干温度在120～130℃，一般为20～40分钟。预烘后胶料中的水分或溶剂挥发，可以将磨料牢固的粘到基材上，再进入复胶施胶辊涂附复胶，再进入预固化隧道，进行固化，固化温度为120～130℃，固化完成后，需先将固化好的产品进行回潮处理，再在揉曲设备上进行揉曲处理，使其达到要求的韧性，随后裁制成各种成品，再对成品进行性能测试对比，测试结果如表2所示。测试性能方法磨削性能检测：按照中国机械行业标准jb/t10155-2012涂附模具砂纸纱布磨削性能试验方法进行检测。拉伸强度检测：按照中国机械行业标准jb/t7427-2007涂附模具拉伸强度和伸长率测定方法进行检测。色度：将第一组分改性酚醛树脂按照中国国家标准gb/t605-2006化学试剂色度测定通用方法(色度)进行检测颜色色度。砂纸固化后颜色比对：将第一组分改性酚醛树脂和第二组分化合物按照实例的量进行搅拌均匀后，在直径5cm，高度3cm的圆柱型的铝箔纸中取5克已经混合的树脂，在鼓风式干燥箱中从80℃开始烘烤30分钟、90℃烘烤30分钟，100℃烘烤30分钟、110℃烘烤30分钟、120℃烘烤30分钟和130℃烘烤30分钟，看树脂固化后的颜色。表2不同砂纸的性能测试实例1实例2实例3实例4实例5对比例磨除金属量(克)3.43.23.02.83.03.0拉伸强度(kn/m)7.67.57.26.77.47.0色度65 5-65 5-固化后颜色黄色黄色黄色黄色黄色红色由表1以及表2可以看出，采用实施例1～5以及对比例制得的砂纸只有胶黏剂成分不同，其他各原料的组分及含量都一样。各实验例和对比例相比较，实施例1取得的效果较好，实施例1酚醛树脂的磨削性能达到磨损金属量为3.4g，拉伸强度达到7.6kn/m，色度和固化后颜色均较好；而采用市场上的酚醛树脂的色度和固化后的颜色均较深。当前第1页1 2 3
技术特征：1.砂纸用酚醛树脂，其特征在于，原料包括第一组分以及第二组分；所述第一组分的制备方法包括：
苯酚与醛在无机碱催化剂的作用下，在氮气氛围中于80～90℃下反应1～3h，得到体系a；
体系a中加入酚，于80～100℃反应1～2h，得到体系b；
体系b调节温度至60～70℃，加入氨基化合物，脱水至预设粘度，得到所述第一组分；
所述第二组分的制备方法包括：
有机酸溶于水和乙醇，得到所述第二组分；
所述第一组分与所述第二组分的质量比为1：0.01～0.1。
2.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，所述醛为甲醛、糠醛、多聚甲醛中的一种或多种；所述酚为邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲酚中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，以折百计，所述苯酚和所述醛的质量比为1:1.1～1.8。
4.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，以折百计，所述酚的质量为m1，所述苯酚和所述醛的总质量为m2；且满足m1与m2之比为1:2.16～3.01。
5.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，所述氨基化合物为尿素、三聚氰胺、苯代三聚氰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，所述氨基化合物的质量为m3，且满足m3与m2之比为1:20.45～120.26。
7.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，所述有机酸为苯酚磺酸、对甲苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的砂纸用酚醛树脂，其特征在于，所述有机酸、水以及乙醇的质量比为1：0.2～0.6：1.0～1.2。
9.砂纸用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括苯酚与醛在无机碱催化剂的作用下，在氮气氛围中于80～90℃下反应1～3h，得到体系a；体系a中加入酚，于80～100℃反应1～2h，得到体系b；体系b调节温度至60～70℃，加入氨基化合物，脱水至预设粘度，得到第一组分；
有机酸溶于水和乙醇，得到第二组分；
将所述第一组分和所述第二组分按质量比为1：0.01～0.1混合得到所述砂纸用酚醛树脂。
10.一种砂纸用复胶，其特征在于，以质量份计，所述砂纸用复胶的原料包括：
技术总结本申请提供一种砂纸用酚醛树脂及其制备方法、以及砂纸用复胶，所述酚醛树脂包括第一组分以及第二组分；所述第一组分的制备方法包括：苯酚与醛在无机碱催化剂的作用下，在氮气氛围中于80～90℃下反应1～3h，得到体系A；体系A中加入酚，于80～100℃反应1～2h，得到体系B；体系B调节温度至60～70℃，加入氨基化合物，脱水至预设粘度，得到所述第一组分；所述第二组分的制备方法包括：有机酸溶于水和乙醇，得到所述第二组分；所述第一组分与所述第二组分的质量比为1：0.01～0.1。本申请的酚醛树脂储存过程中变色轻，且砂纸的耐磨性更高。
技术研发人员：王继满;李波;王富成;樊华锋
受保护的技术使用者：绍兴上虞自强高分子化工材料有限公司
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2020.06.05
