[发明专利]用于磨料产品的低游离甲醛酚醛树脂

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种低游离甲醛酚醛树脂组合物，特别是用于磨料产品的低游离甲醛酚醛树脂组合物。本发明还涉及包括固定在树脂中的磨粒的磨料产品，特别是涂附磨料和模制磨料，以及生产该酚醛树脂组合物的方法以及制造酚醛树脂组合物于磨料产品中的工艺。 

背景技术

涂附磨料（coated abrasive）是柔性产品，以片材、带、百叶片（mop disc）、平面砂布轮（flap disc）等形式使用。这些产品用于打磨胶合板和纤维板、木材和涂层以及磨光金属、玻璃、塑料等。磨粒通过粘合剂在背衬材料上固定于单层中，该背衬材料可以是纸、天然或合成纤维织物硫化纤维及其它。主要粘合剂为酚醛树脂、脲醛树脂，还可以使用动物胶。 

固结磨料（bonded abrasive）是打磨用具，其中磨粒经粘合剂固定成规定形状，如轮状、段状、块状等形状。可将两种主要类型的粘合剂进行区分，玻璃化粘合或树脂粘合。对于树脂粘合的磨具，主要使用酚醛树脂，使用或不使用填料或添加剂。这些产品用于砂磨、磨削、切割和抛光。用于粘合剂的树脂的选择通常取决于磨料的应用。当要求耐热性、高打磨性能（如移除大块物质）和长寿命时，主要使用酚醛树脂。当对性能要求较低时，使用脲醛树脂还有动物胶。酚醛树脂和脲醛树脂的缺点在于甲醛释放量相对较高。对于特殊目的，例如湿磨，应用环氧树脂、氨基甲酸酯或醇酸树脂。 

由于磨料产品性能良好，对基于PF树脂的磨料产品的需求越来越大。PF树脂的问题在于其含有的未反应游离苯酚和游离甲醛单体的量相对较高，这就产生了安全问题、健康问题和环保问题。由于环保原因，对低游离苯酚含量的需求已有数年。由于甲醛已被国际癌症研究机构（IARC）认定为致癌物，在过去的两年间，低游离甲醛含量也已成为一项要求。保持特定的树脂性质而兼顾低游离苯酚和低游离甲醛 非常难以实现。低游离苯酚优选低于10wt%，通常在2～5wt%之间，且低游离甲醛优选低于0.5wt%，通常低于0.1wt%。通常所使用的甲醛清除剂添加物（如尿素和三聚氰胺）的添加量受到限制，这是因为较高的添加量可导致沉淀、贮存稳定性下降以及树脂的工艺问题。 

WO2009073703描述了酚醛树脂用于涂附磨料产品，这些产品具有游离甲醛含量相对低的配方，其通过使碱性催化剂、甲醛、水以及苯酚进行反应以形成中间组合物，并且随后向其中加入链烷醇胺而形成。过量加入链烷醇胺，从而将甲醛反应除去。此外，链烷醇胺对于耐水性有很强的负面影响，而且增加了树脂中的挥发物。 

因此，要解决的问题是提供制造树脂组合物的方法，该树脂组合物具有进一步降低的游离甲醛和低游离苯酚含量，而且在磨料产品的预期使用中树脂性质、贮存稳定性和性能不明显降低。 

发明内容

本发明通过提供制造包括酚醛（PF）树脂的水性树脂组合物的方法而解决上述问题，该方法包括以下步骤： 

(a)提供甲醛和酚类化合物； 

(b)使所述化合物在催化剂的存在下在缩合反应中进行反应； 

(c)在与游离甲醛进行反应的缩合反应结束后，确定树脂组合物中的游离甲醛含量， 

(d)加入预先计算的基本化学计量的量的含有伯胺基团的改性化合物，以将树脂组合物中游离甲醛的量降低至低于0.1wt%（相对于水性树脂组合物的总重），以及 

(e)任选地，蒸馏反应产物。 

根据本发明的方法得到游离甲醛含量低于0.1wt%的树脂组合物。 

酚类化合物为羟基（聚）芳族化合物，特别是苯酚、间苯二酚和甲酚，其中醛类化合物是通式为RC(=O)H的化合物，式中R优选为氢，但也可以是另一种取代烃或未取代烃，如乙醛、苯甲醛；或者任意的双官能醛。 

发现根据本发明的改性化合物能够解决确保减少的游离甲醛和低游离苯酚含量而不在磨料产品的预期使用中明显降低树脂特性、贮存 稳定性和性能的问题。本申请文中的改性化合物为含有伯胺基的化合物，向缩合反应和/或缩合反应产物添加基本化学计量的量的该化合物，其不会显著改变树脂的特性，但会降低所得产物的游离甲醛释放水平，以此方式使树脂改性。也就是说，可将改性化合物视为游离甲醛减剂。适合的改性化合物的实例是甘氨酸和羟胺。羟胺是用于确定树脂中的游离甲醛的分析试剂。它完全可以与水基PF树脂共存，不会改变树脂的特性或破坏贮存稳定性。游离甲醛的水平可达到低于0.1wt%。