浅谈酚醛树脂胶PF粘剂快速固化研究

秦鑫

【摘 要】上世纪之初酚醛树脂胶（PF）就已经作为粘接各类材料的胶粘剂而被广泛使用。当前，在所有的合成胶粘剂中酚醛树脂胶（PF）的使用量仍旧占有绝对的优势，是较为主要的品种之一。这种品种的胶粘剂虽然具有较好的耐候性与粘结强度，但是需要较长的固化时间，本文结合实验数据分析应用固化剂加快酚醛树脂胶固化速度。

【关键词】酚醛树脂胶（PF）；固化时间；固化剂

酚醛树脂胶（PF）具有良好的耐候性及较大的粘结强度，是当前应用最广泛、使用量最多的胶粘剂。然而酚醛树脂（PF）在固化时需要较高温度，且固化后颜色比较深。一般来讲，酚醛树脂（PF）只有在热压达到130摄氏度至150摄氏度时才可以固化完全，产生较强的胶合强度。假设热压度达不到要求的时候，为了确保胶合质量，只有将热压的时间延长才可以，但是这样又会降低生产效率。假设可以研究出提高酚醛树脂（PF）固化效率的技术，将对相关领域起到极大的推动作用。在国外相关技术工作人员在这方面研究付出了很大的努力，总的来说有下面几种提高酚醛树脂（PF）固化速度的技术：

第一，用Ca++、Zn++、Mn++、Mg++等离子提高苯酚邻位羟甲基化的比例，这样还没有固化的酚醛树脂胶（PF）中就有更多的自由对位，进而缩短其固化需要的时间。

第二，提高酚醛树脂胶（PF）中的酸碱性，可以极大地提高其固化的速度。

第三，提高酚醛树脂胶（PF）的聚合度，也同样可以加快胶体的固化。

第四，在没有固化的酚醛树脂胶（PF）中添加一定比例的固化剂，进而将酚醛树脂胶（PF）所需热压时间减少，又或者是将胶体热压所需温度降低。

我们在总结以往研究成果的基础上，试着在酚醛树脂胶（PF）中添加符合催化剂，这样既可以有效改进了胶体的聚合技术，生产出大量的低游离酚与游离酚，提高酚醛树脂胶（PF）的固化时间，然后再加入百分之五至百分之十的比例固化剂，较少酚醛树脂胶（PF）所需的热压时间，降低其热压温度。接下来我们将这种酚醛树脂胶（PF）的具体性能指标与其在不同热压时间和温度中的胶合情况汇报如下。

1.该品种酚醛树脂胶（PF）的性能指标

1.1理化指标

下表为添加复合催化剂的酚醛树脂胶（PF）与添加氢氧化钠作为催化剂的酚醛树脂胶（PF）两种胶体的理化指标：

普通酚醛树脂胶（PF）与快速固化酚醛树脂胶（PF）理化指标对比表

1.2凝胶时间对比

检测酚醛树脂胶（PF）的凝胶时间时，可以采用恒温一百摄氏度的水浴进行检测，这样可以检测出酚醛树脂胶（PF）固化需要的时间，下表同样列出了两种酚醛树脂胶（PF）所需的凝胶时间长度。

一百摄氏度两种酚醛树脂胶（PF）需要的凝胶时间比较

从上表可以看出，在酚醛树脂胶（PF）还没有添加固化剂的时候其凝胶时间与普通酚醛树脂胶（PF）并没有较大的差别，而在加入百分之五至百分之十比例的固化剂之后其凝胶时间对比起普通品种的酚醛树脂胶（PF）就可以少将近2至4分钟。

2.马尾松胶合板的试制

试制相关工作实在实验室中开展的，实验结果具体如下：

2.1在四个阶段的热压温度中马尾松胶合板的胶合实验结果

在酚醛树脂胶（PF）中添加了百分之十的固化剂，然后用厚度为1.8毫米的马尾松单板在130摄氏度～140摄氏度、120摄氏度～130摄氏度、110摄氏度～120摄氏度、100摄氏度～110摄氏度这四个温度阶段中进行胶压三合板的实验，具体实验结果见下表：

常见的酚醛树脂胶（PF）在140摄氏度左右就会固化，而在120摄氏度至130摄氏度的时候，添加了氢氧化钠固化剂的酚醛树脂胶（PF4）就已经不能达到相关强度需要，然而添加复合催化剂的酚醛树脂胶（PF1）则依然能达到1.70Mpa的强度，同时具有百分之四十九的木破率。在110摄氏度至110摄氏度的热压温度时，两种酚醛树脂胶（PF）都已经不能达到相关强度需求。而在这种情况下，在两种胶体中添加了百分之十的固化剂之后，两种胶体即使是在100摄氏度至110摄氏度的热压温度之下依然可以达到相关强度指标，这就证明在酚醛树脂胶（PF）中添加固化剂之后，可以将胶体固化温度有效降低，提升胶体的固化效率。

2.2添加不同比例的固化剂对于酚醛树脂胶（PF）的胶合效果的影响

在酚醛树脂胶（PF）中添加分别添加百分之五与百分之十的固化剂，然后每毫米热压1分钟时间，应用不相同的热压温度，进行马尾松胶合板的压制，胶合效果见下表：

在酚醛树脂胶（PF）中添加不同比例固化剂的胶合效果对比

由上表可见，PF胶添加5%固化剂，即有较好的快速固化效果，可以达到与UF胶相当的固化速度。

2.3不同热压时间的胶合试验结果

三种PF胶各加10%固化剂， 固定热压温度为120摄氏度～130摄氏度，一次热压二张马尾松三合板（单板厚1.8mm）总厚度10.8mm，结果见下表。

由上表可见三种PF胶加入10%固化剂，热压7min，胶合强度和木破率均好。PF5热压5分钟至6分钟，木破率还达46%，可见快速固化效果显著。上表结果还说明，添加适量固化剂无论对用复合催化剂制得的快速固化PF胶，还是用氢氧化钠催化剂制得的普通PF胶，都有明显的促进固化作用。

3.竹木复合车厢板的试制

应某大学竹材工程研究中心要求，按中试规模用100升反应釜制备两批快速固化酚醛树脂胶（PF）共200千克（ 即PF2、PF3），用50升反应釜制备25千克固化剂。这两批快速固化PF胶的理化指标和凝胶时间均符合“九五”攻关合同规定的指标。

用中试制得的快速固化酚醛树脂胶（PF），在广德宁广竹胶板厂进行生产性制板试验，试制5m3竹木复合车厢板（厚50毫米），热压温度115摄氏度～125摄氏度，热压时间40分钟（相当于原PF胶的80%），胶合质量良好。

4.结束语

（1）用复合催化剂和改进的聚合工艺制得的快速固化酚醛树脂胶（PF），游离酚和游离醛均低， 固化速度比用氢氧化钠为催化剂的普通酚醛树脂胶（PF）快，可在120摄氏度至130摄氏度、热压时间1min/mm制得合格的室外级胶合板。

（2）添加百分之五至百分之十固化剂对快速固化酚醛树脂胶（PF）和普通酚醛树脂胶（PF）都有显著的促进固化作用，可在100摄氏度～120摄氏度、热压时间1min/mm或在120摄氏度～130摄氏度、热压时间0.6～0.7min/mm制得合格的室外级胶合板。

【参考文献】

[1]赵临五，火欣等. 酚醛树脂快速固化的两种方法[J].中国林学会木材工业分会论文集（12），2010.

[2]时君友，李杉.提高酚醛树脂胶固化速度的研究[J].学术园林，2011.

[3]赵临五，王春鹏，刘奕等.快速固化酚醛树脂胶研究初报[J].研究与开发，2012.