酚醛树脂粘合剂

酚醛树脂是苯酚与甲醛的缩合产物，是一类重要的胶粘剂。它们相对便宜并且被制造为液体组合物和薄膜。热固性酚醛树脂在机械载荷和恶劣环境下都能承受高温，变形和蠕变最小。换句话说，固化的酚醛树脂即使在严苛条件下也能保持结构完整性和尺寸稳定性。为了改善或改变它们的性能，通常会添加其他成分，例如弹性体、树脂、填料、粘合促进剂和固化剂。

酚醛树脂可分为两种不同类型：

酚醛清漆– 这些树脂不具有反应性，需要交联剂才能完全聚合。

甲阶酚醛树脂 – 由于存在反应性侧基，这些树脂是自固化的。

酚醛清漆通过苯酚与甲醛的酸催化加成聚合制备，甲阶酚醛树脂通过碱催化加成制备。这些树脂的短暂热暴露完成交联（热固性）并产生最终性能。

酚醛树脂的主要用途是作为粘合剂。酚醛树脂很容易渗透并粘附到许多有机和无机填料和增强材料上，并且当在整个填料和增强材料中交联时，提供优异的机械、热和耐化学性能。它们与纤维素填料的出色相容性使其成为刨花板、胶合板、硬质纤维板和定向刨花板 (OSB) 的理想粘合剂。但是，它们比 UF 树脂更昂贵，因此仅在需要出色的热稳定性和环境稳定性时使用，例如室外和要求更高的室内应用。例如，它们用于耐用层压板和装饰应用。液态酚醛树脂还能渗透并浸透纸张和其他基材，以提供良好的机械强度，

许多其他产品受益于酚醛树脂的硬度、良好的尺寸稳定性以及耐热性和耐化学性。应用包括研磨砂轮、砂纸、摩擦或制动衬片、离合器和传动纸、灯泡的金属底座、电气层压板、耐火产品以及在高温或腐蚀性介质中使用的其他模制部件。这些产品中的大多数是溶剂溶液以及填充有粘土和其他填料的酚醛树脂的混合物。然而，这种结合相当脆弱，并且在冲击或振动下往往会断裂。为此，酚醛树脂通常通过添加弹性体树脂进行改性，以提高韧性和剥离强度。

酚醛结构粘合剂的一个主要缺点是固化过程需要热量和压力。在固化过程中，水从粘合剂中释放出来，由于 > 100°C / 212°F 的高固化温度，水会以蒸汽形式存在。为避免起泡，酚醛树脂必须在压力下固化。

最常见的改性酚醛粘合剂类型是腈-酚醛、环氧-酚醛、乙烯基-酚醛和氯丁橡胶-酚醛粘合剂。它们以溶剂溶液的形式提供，并以有支撑和无支撑的薄膜形式提供。溶剂必须在固化前蒸发。

当用丁腈橡胶改性时，粘合剂可以承受高达 260°C (500°F) 的温度。典型的配方可能包含高达 50% 的丁腈橡胶重量。这些粘合剂具有改进的剥离强度和冲击强度以及良好的疲劳性能。它们非常适用于高温应用中的金属对金属键合。与环氧树脂一样，腈酚树脂具有出色的耐化学性和耐热性，在高温下的性能通常优于环氧树脂。例如，它们在 200°C (400°F) 以上的温度下具有更高的强度保持力。但是，它们需要在 150 至 260°C（300 – 500°F）的温度和高达 14 巴（200 psi）的压力下进行热压固化。具有最高固化温度的腈酚结构粘合剂也具有最大的耐高温性。

另一类重要的酚醛结构粘合剂是乙烯基酚醛粘合剂。它们是酚醛树脂和聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩丁醛树脂的混合物。由于其高剪切强度和剥离强度，乙烯基酚醛粘合剂在航空航天工业中被广泛用作结构粘合剂，用于要求苛刻的金属粘合应用。室温剪切强度可超过 35 MPa (>5,000 psi)。但是，最高工作温度仅为 90°C (200°F) 左右。与腈酚醛树脂一样，这些粘合剂在 170 至 230°C（325-450°F）的高温和约 3.5 巴（50 psi）的恒定压力下固化。它们通常用于将金属、橡胶、复合材料和塑料自身粘合在一起。

氯丁橡胶-酚醛粘合剂通常用于粘合不同的橡胶和金属基材。典型的工作温度为 -20 至 95°C（-70 至 200°F）。它们具有很高的抗蠕变性和抗疲劳性，可以承受长时间的压力。它们还具有出色的冲击强度。然而，剪切强度低于其他改性酚醛粘合剂，但仍然很高。据报道，钢材粘合的剪切强度值约为 12 MPa (1750 PSI)，橡胶与橡胶 (SBS) 粘合的剥离值约为 10kN/m。通常需要超过 150°C (300°F) 的温度和大于 3.5 bar (50 psi) 的压力才能完全固化这些粘合剂。