涂附磨具网

　　一、前言

　　酚醛树脂是人类社会第一个合成的高分子化合物，作为粘结剂被用于磨具的粘结，也快一百个年头。在涂附磨具上的应用虽然稍晚些，但也有半个多世纪，作为产量最大的合成胶粘剂品种，其发展和研究方兴未艾。由于它对多孔性材料特别的粘结性能，在磨具制造上，也是不可缺少的结合剂之一，在涂附磨具的制造方面，从我们查阅到的大量国外专利文献资料报道，涂附磨具制造基本是从上世纪五十年代起步，发展比较快的主要是德国、美国，而利用水溶性酚醛树脂作结合剂，生产砂带、钢纸磨片的专利技术，主要是在60年代末到70年代中期比较集中，这一期间涂附磨具发展也比较迅速，尤其是西德，几乎90%以上的产品都用酚醛树脂和其它合成树脂作结合剂，产品耐水、耐磨、防渐、磨削效率高，因而广泛被采用，而我国涂附磨具在上世纪五十年代才开始起步，发展也不一致，基本上都是用动物胶作结合剂。只有水砂纸用醇酸树脂，也只有少数几个厂能生产。改革开放后，随着国外产品和技术的不断引进，逐渐改变了这种产品单一，技术落后的局面，但现仍未完全改变整个行业低端产品过剩，高端产品缺乏，技术后劲不足等一系列影响行业发展的问题。

　　回顾国内水溶性酚醛树脂的开发历程，正视涂附磨具行业发展的现状，有助于我们认识自身发展的进程中，找到解决问题的途径。

　　二、SF-7001，7602的研究及应用开发

　　一九七九年年末，在党的十一届三中全会精神指导下，随着全国科学大会的春潮涌动，地方院所如何为地方经济服务，提上议事日程，贵州省化工研究所派出了专业技术人员，深入到贵州各地州市和国防科工办企业，了解贵州的化工产品供需市场，进行立项的前期调研，在众多的企业中，尤其突出的是贵阳附近的原机械工业部第三砂轮厂，第六砂轮厂和第七砂轮厂，都提出共同的问题，即砂轮粘合剂的需求矛盾大，不管是固结磨具还是涂附磨具，结合剂都必须从省外购进。产品质量不稳定，供需不及时，而当时三砂、六砂和七砂是贵州省的出口大户，磨料是贵州的地方优势，而产品都难于参与市场竞争。其中除地方偏远，信息闭塞、市场薄弱外，影响产品主要性能的不是配方中主要原材料之一结合剂的选用，而当时我省粘合剂工业几乎是空白，无一例外地从上海，北京等地购入，而磨具用粘合剂本身贮存期短，有些在当时耕种运输条件下，还未到厂就已失效，所以厂家急切呼吁我们进行类似产品的开发，以满足地方和国防工业的需要。

　　1980年8月，当时刚毕业不久的我们几名学高分子化学的大学生（龚明礼、戚新生、刘春萍、忻中贺），根据自己所学专业特点，决定一起成立粘合剂课题组，从事粘合剂的开发研究。贵州地处三线，军工企业多，又是磨料的主要产地之一，首先选择了当时认为最易起步的砂布粘合剂入手，以满足三砂提出的树脂砂布和钢纸磨片的需要，我们当时的想法得到三砂厂领导的大力支持，由梁总多次召集技术科与我们共同协商项目实施，项目组由砂布车间的姚清华主任具体负责，组员有宋燕妮和李文忠，由化工所承担胶粘剂的研究，贵州机械研究所肖工、曾工负责试验及检测设备的设计加工，三砂平跑式砂布机的改造。并于1980年8月18日由三方共同签订了开发合成树脂砂布的技术协议，“关于涂附磨具用（砂布带、研磨盘）合成树脂粘合剂试制题案”正式立项，与三砂商定共同开发砂带、磨片的试制方案，经多次协商后达成一致意见，于12月30日由贵州省化工研究所、第三砂轮厂、贵州机械研究所共同签订了“树脂砂带、磨片技术开发合同”。

　　上世纪八十年代初期，我国改革开放不久，贵州地处偏僻，连一个试验用的玻璃四口瓶、冷凝管、以及一些专用试剂，都要亲自到成都、上海等地采购，更别说查阅大量的国内外资料，就只有亲自到北京、上海等地的情报研究机构索取。在短短的几个月时间，查阅、收集了美、英、日、德等国家50-70年代关于涂附磨具、固结磨具制造，生产的专利文献资料二百多份，查阅了那个期间我们所能收集到的涂附磨具制造的几乎所有文献资料，为项目的开始打下了坚实的基础。
 
　　三、SF-7001，SF7602的开发历程

　　根据当时我们所查阅的大量资料获悉，我们首先选择用合成甲酚醛树脂作为砂带、磨片粘合剂的基本胶种，并开展实验室的合成工艺研究。

　　从1981年1月开始，由贵州机械所负责设计一台小型砂带试验机，化工所负责砂带和磨片用胶粘剂的工艺配方研究，三砂承担砂带及磨片的试制总协调。经过三个多月的不断试验，并反复进行了砂带配方的筛选，用化工所自制的聚醋酸乙烯乳液，配合水溶性酚醛树脂对布基进行处理，胶粘剂以新研制的水溶性酚醛树脂为主，加部分改性胶乳填料，终于在4月14日完成了第一批树脂砂带和磨片的样品。4月15日在当年的广交会展台上展出，受到外商好评，并要求意向订货。但由于三砂的设备远不具备大批量生产树脂砂带的能力，但却使工厂里看到了产品的更新方向，三砂领导决定改造原砂布机以适应树脂砂带的生产。

　　为更好地满足批量生产树脂砂带的胶粘剂用量，化工所于1982年6月建成设计能力为年产100吨的水溶性酚醛树脂的扩大试验装置。为了简单明瞭产品属性，根据其两种胶液化学物质成分和有效物含量70%和76%，取其汉语拼音的第一个字母，将01号和02号两种水溶性酚醛树脂，命名为SF-7001和SF-7602，从此两种试制的水溶性酚醛树脂就以成熟的产品应市了。

　　四，SF-7001，7602树脂在钢纸磨片上的应用

　　钢纸磨片是涂附磨具中继砂带后的新秀之一，其使用方便，磨削效率高，在汽车、船舶等机械工业广泛应用，但当时高端磨片基本上靠进口。从1981年11月开始，贵州化工所分别与上海砂轮厂（孙厂长、盛主任和陈师傅），第二砂轮厂附属微粉厂(顾厂长等)，天津砂布砂纸厂（技术科刘铨科长、工艺员任润生和磨片车间闫绍孟主任）、广州新塘砂纸厂（简厂长、工艺员吴荣江）协作，将水溶性酚醛树脂胶粘剂替代原有的环氧树脂，生产工艺大大简化，成本降低，并大大降低了工人的劳动强度。在一年多的试制和使用过程中，SF-7001，SF-7602两种树脂基本上满足了磨片的生产要求，并受到用户好评，产品迅速占领市场。较环氧树脂磨片产品有了质的飞跃，无可燃性溶剂、无毒，减少了生产环境有毒有害物质的排放，有利于维护工人的身心健康和文明生产，绿色环保，生产周期短，生产效率大幅提高，产品耐磨耐高温性远优于环氧和聚硫橡胶等胶粘剂产品。在1984年3月在贵阳召开的产品鉴定会上二砂、三砂、上砂、天砂和北京东升砂布厂等十七个主要砂布砂纸厂的代表一致认为，用SF-7001，SF-7602水溶性酚醛树脂粘结剂生产的钢纸磨片质量稳定，长期存放仍保持良好的磨削性能，防水、防潮、防霉性能良好，与环氧树脂生产的钢纸磨片比较，成本降低，质量显著提高，在相同条件下，磨削时间提高1-3倍，磨削比提高10倍以上。会议认为，SF-7001，SF-7602树脂粘结剂作为钢衬磨片的粘结剂是比较理想的，可以推广使用，组织生产。

　　当然，钢纸磨片和其它涂附磨具一样，是多种有机和无机材料的结合体，磨片的基体是钢纸，钢纸质量的好坏，钢纸与胶和磨料的结合，其强度、收缩率、韧性、附着力等都与磨片的最终质量密不可分。国内钢纸的质量明显满足不了钢纸磨片的技术要求，所以尽管使用水溶性酚醛树脂作结合剂，磨片从总体质量上与国外（西德、美国诺登）的产品还有一定的差距。

　　树脂砂带的质量和品种，代表一个国家涂附磨具工业发展的水平，二十世纪八十年代初，仅上海砂轮厂生产部分环氧树脂的环形无头砂带，第二砂轮厂生产少量接头砂带。1981年11月份开始，经与上海砂轮厂孙厂长和技术科钱志昆科长及砂带车间盛主任多次交流协商，双方同意协作开发使用SF-7001，SF-7602树脂作环形砂带的粘结剂替代环氧树脂。在砂布车间盛主任及技术人员的积极协调配合下，先由化工所提供树脂胶粘剂的配方，然后检测相关指标和实际磨削比较，再根据磨削情况进行分析，不断调试工艺配方，在上砂原环氧树脂砂带环形砂带生产设备上，利用SF-7001，SF-7602的生产配方处理布基、涂胶、复胶，直接按酚醛树脂工艺要求试制一批环形砂带，经用户试用，普遍反应较好，使用寿命大大延长，磨削效率也比环氧产品高30-40%，工作效率大幅提高，深受好评。

　　1981年12月29日，我们去第二砂轮厂向二砂总工（黄秉麟、王俊杰）和二砂七车间负责人（黄国栋、李砚咸）介绍了SF-7001，SF-7602在三砂，上砂的应用开发情况，二砂七车间技术组长黄国栋等表示了极大的兴趣，经过双方多次交流，并由我们提供SF-7001，SF-7602树脂在二砂七车间技术组进行砂带试制。在七车间技术组李砚咸工程师等技术人员及车间工人师傅的通力配合支持下，分别进行了页状砂布的水溶性树脂配方的复胶试验和接头高耐磨砂带的全树脂试验，1982年8月，二砂七车间用SF-7001，SF-7602树脂的配方和工艺试制一批砂带，提供给洛阳单晶硅厂和徐州矿务局液压支架修配厂试用，效果明显提高，功效比原环氧和醇酸树脂的砂带提高30-50%，洛阳单晶硅厂技术人员当即要求二砂供应此类产品，徐州液压支架修配厂的测试结果也表明该产品在同类产品比较中，处于较好水平。随着试制产品的批量应用结果，二砂决定投入水溶性酚醛树脂砂带的试制工作，并与贵州化工研究所签订了“水溶性酚醛树脂砂带的开发合同”，经过半年多的试用，取得了大量的试验和应用数据，为二砂引进全树脂砂带打下了良好的技术基础。

　　尽管二砂、上砂等企业后来都先后从国外引进了全套树脂砂布的生产线，但在水溶性酚醛树脂的开发和应用中，贵州化工所作了开拓性的基础工作。鉴于当时的历史条件，基体处理材料单一、布基强度较低，再加上年度合作方式、项目资金引进项目的冲击等，影响了项目的推广使用，树脂在使用中表现出来的附着力、脆性、贮存稳定性、价格、运输距离等诸多因素，也相应制约了SF-7001，SF-7602的扩大应用范围。所以当时水溶性酚醛树脂胶粘剂在钢纸磨片上普及较快，而在其它涂附磨具上受到多种因素限制，未能全方位的实现水溶性树脂砂布的应用推广。

　　1983年后，又与浙江椒江海门砂布厂（许斌厂长）深度合作，在厂里生产SF-7601、SF7002树脂然后试制环形砂带，取得大量的生产和试验数据。戚新生在贵阳办厂生产树脂砂带，后与贵广东顺德小太阳公司等部分厂合作，用SF-7001，SF-7602树脂也生产树脂砂带等涂敷磨具产品使01、02树脂逐步走向市场。

　　经过两年多的研制和在涂附磨具上应用开发，两种水溶性酚醛树脂胶粘剂从实验室逐渐进入市场，得到涂附磨具行业的认可。1984年3月由贵州省科委委托化工厅进行了项目鉴定，第二砂轮厂、上海砂轮厂、天津砂布砂纸厂、北京东升砂布厂、杭州砂布厂、三磨所、济南砂布厂等单位的技术人员聚集贵阳，对项目进行了认真、客观科学的鉴定，一致认为“SF-7001，SF-7602树脂粘结剂”具有粘结力强，耐热性好，用水作溶剂等优点，用于生产涂附磨具，对环境污染少，生产安全，操作工艺简单，填料易选择。会上由北京东升砂布厂杨炳玲厂长代表与会的十三个涂附磨具生产企业写了感谢信，强调了SF-7001，SF-7602水溶性树脂在涂附磨具上的开发应用对涂附磨具行业所作的贡献和努力，“树脂的研制为我国涂附磨具的发展，为产品质量的提高创造了一条新路，为我国涂附磨具行业逐步采用树脂粘结剂取代动物胶为主的落后生产工艺，寻求了一条新的途径”。

　　根据SF-7001，SF-7602的试制及在涂附磨具行业的应用推广及详实的试验结果，项目鉴定后，技术成果获1983年化工部科技进步三等奖和贵州省1984年科技成果三等奖（项目主要获奖成员：龚明礼、戚新生、刘春萍）。

　　鉴于SF-7001，SF-7602在涂附磨具行业的使用状况，1984年9月，在化工部（84）化科技标字第340号文及国家标准局国标发[1984]387号文均提到“一九八五年除少数重大项目外，一般不新增项目”的情况下，考虑到制订水溶性酚醛树脂涂附磨具胶粘剂专业标准，对提高木材加工、纺织、防腐、造纸等行业的产品质量具有重要意义。化工部胶粘剂标准化技术归口单位决定将制订水溶性酚醛树脂涂附磨具胶粘剂的专业标准制定工作，委托贵州省化工研究所承担。

　　根据化工部（84）化科学1279号文件，在由贵州省化工研究所负责起草的《水溶性酚醛树脂涂附磨具胶粘剂》标准的编制中，先后调查和采访国内酚醛树脂的生产、研究、使用单位70余个，查阅了国内外有关水溶性酚醛树脂的相关标准文献，通过征求行业的归口单位郑州三磨所及上砂、二砂、天津砂布厂等单位的意见，经多方协商，根据涂附磨具的用胶特点，结合国外相关标准，提出了专业标准讨论稿。于1985年下半年发给全国30多个水溶性酚醛树脂的生产、使用及研究院所征求修改意见，经多次反复修改，于1986年9月通过胶粘剂规口单位“上海橡胶制品研究所”组织的标准审订，并于1987年正式发行。中华人民共和国专业标准IBG39004-87标准名正式定为“涂附磨具用水溶性酚醛树脂胶粘剂”，由化工部1987年12月批准并实施，从此结束了我国涂附磨具行业无水溶性酚醛树脂专业标准的历史。为涂附磨具行业使用水溶性酚醛树脂胶粘剂打下了良好的开端。

　　五、SF-04、05低温快固涂附磨具树脂粘结剂的开发和应用

　　在SF-7001，SF-7602的应用推广过程中，国内绝大部分页状砂布均采用传统的动物胶作粘结剂，采用平跑式干燥机，时间短，干燥速度快，SF-7001，SF-7602水溶性酚醛树脂无法满足要求，在页状砂布上无法实现树脂生产。根据国内涂附磨具行业用胶量大、品种单一、质量低、产品大、生产厂多、效益差的这些特点，该项目经贵州省科委立项并获批准（贵州省科委黔科技字[1984]第34号），开始了“低温快固化涂附磨具用胶粘剂”的项目开发研究。

　　同SF-7001，SF-7602的研究不同，SF04、05树脂项目小组（龚明礼、吴文英、黄涛、忻忠贺）在立项时就已确定下相应的技术指标，这些指标主要是根据涂附磨具行业的用胶特点提出来的。指标中不仅包含产品的物理、化学性能，还含了页状砂布的磨削指标（GZ60），磨削量不低于9g以上，而国标为7.8g，粘结强度（干强度）≥60kg /㎝2 ，固体含量≥60%，PH7-10，水混合性≥1：3，贮存期70℃≥10h以上，（室温25℃不低于6星期），而且明确提出，不超过动物胶砂布生产成本的30%，柔韧性优于动物胶产品。从上述指标不难看出，项目的出发点完全是针对页状砂布的技术和质量，要想在页状砂布上有所突破，胶粘剂是关键的一环，粘得牢，干得快，价格低，也反应了涂附磨具行业普遍的意愿。

　　从大量的文献资料中我们了解到，低温快固涂附磨具的开发技术难度比较大。传统的页状砂布生产已几十年了，工艺简单，技术成熟，产量大，而动物胶又是一种最廉价易取得的天然胶粘剂，使用方便，按配方比例加热水溶解配上淀粉就可以了；而且动物胶的初粘力好、干燥快、生产成本低，如果要换成树脂胶粘剂的话，有很多初始性能树脂胶不如动物胶。动物胶的溶解、干燥过程，是一种简单的物理过程，而树脂胶粘剂则需要化学交联，分子之间进行缩合才能实现粘接强度。

　　通过多种方案的选择，我们认为要实现低温快固化的粘结过程，纯粹的酚醛树脂很难实现，而能快速固化的脲醛树脂固化后，既脆、也不耐潮湿，在生产过程中配料时需加入固化剂，使用周期短、胶不稳定，生产极为不便。

　　从多种水溶性树脂的特性分析比较，我们选择了用酚醛改性氨基树脂的合成工艺路线，经过300多次工艺合成试验，筛选出比较理想的合成工艺配方及操作条件，并选择能有效促使其在较低温度下（与酚醛树脂相比），快速干燥固化的促进剂和增韧剂8731水溶性固化剂，通过自制砂布配方试验，完全达到半树脂和全树脂砂布的磨削要求。

　　该项目的技术要点是：一方面利用苯酚和密胺改性脲醛树脂，解决了产品的硬度和耐水性，提高了磨料与基体的粘结强度，而且产品颜色浅，适用涂附磨具的产品多样化。

　　从1984年7月开始，先后与第三砂轮厂、第二砂轮厂、武汉砂布厂、天津砂布砂纸厂、浙江海门砂布厂等进行技术合作，开展低温快固化涂附磨具胶黏剂的应用扩大试验，重点验证SF04、05胶液在平跑式砂布生产线上的涂胶工艺和干燥固化状况，以便对胶的工艺配方进行改进，通过工业装置验证胶的理化性能、砂布配方及生产工艺的技术参数，使之尽早应用到实际生产中。在工厂领导和技术人员的大力支持配合下，SF-04、05胶在页状砂布的扩大试验取得大量第一手可靠数据，从布基处理到头胶、复胶的配制，都尽量与动物胶砂布的生产工艺相一致，目的就是不需要更多增加投入，利用现有涂附磨具设备生产树脂、半树脂砂布，满足涂附磨具产品的多元化发展。

　　1987年通过与江苏省张家港市砂轮砂布厂（厂长黄永才、张爱清）进行深度合作，利用该厂砂布生产线技术改造，并在厂内建一套配套的水溶性酚醛树脂生产装置，从胶的合成到砂布生产，都在厂里完成，由于项目一开始就的到张家港市（江苏省计划单列市）科委资金和政策上的大力扶持，经过近两年时间的共同努力，在原砂布生产线基础上，经过技术改造的水溶性树脂砂布生产线终于建成投产，产品经郑州磨料磨具磨削研究所检验，磨削性能远高于行业标准，1989年1月15日通过市科委组织的技术鉴定，由三磨所、二砂、郑州机专等单位组成的专家委员会一致认为：

　　低温快固化水溶性酚醛树脂在页状树脂砂布上的成功应用，为国内同行业首创，技术先进，工艺较为新颖，产品主要技术经济指标达到或超过项目计划指标，产品磨削使用效果高于动物胶产品，提高了劳动生产力，降低了生产成本，产品具有较好的耐热性、耐候性、抗水性和防潮防霉性能，有很大的开发价值和较好的社会经济效益。

　　与会的专家和代表还指出，树脂砂布是国内同行业产品发展的方向，该项目的完成具有普遍的推广意义，为产品出口打下良好的基础，希望尽快完善技术及设备配套，建立健全科学的质量管理手段，进一步提高产品质量，开发系列产品，尽早组织大批量生产，满足市场需要争取出口创汇。

　　项目完成后，张家港砂轮砂布厂的企业形象完全改变，产品结构和质量有了质的飞跃，产品不仅增加了出口创汇，并获得1990年国务院星火计划、实用技术博览会金奖，张家港市政府科技进步一等奖。而低温快固涂附磨具树脂胶黏剂的鉴定成果，获得90年贵州省政府科技进步三等奖（项目主要获奖人员有：龚明礼、黄涛、吴文英、黄永才、张爱清）。

　　六、总结

　　从1980年开始涉足涂附磨具行业，研究SF7001、7602，到1989年SF04、05树脂砂布生产线建成投产，一直到1991年，几个产品的应用技术推广，我们花了十余年时间从事涂附磨具用水溶性酚醛树脂及相关产品的研究与开发，足迹遍布全国东西南北中几十个涂附磨具生产厂，收集了大量国内外磨料磨具制造的技术文献，并对酚醛树脂胶黏剂的研究与应用进行了发展跟踪检索，获得大量理性和实践的第一手资料，与涂附磨具行业结下深厚的不解之缘。但限于当时的环境及历史环境，我们所想做和能做的差距实在太远，毕竟我们只是一个地方研究院所，项目经费本来就有限，鉴于当时的行业状况和科技发展要求，我们的开发研究也就告一段落。

　　至此，除SF03（基体处理用乳液型酚醛树脂）因稳定性问题，未能推向市场外，从SF01-SF05，都曾经在涂附磨具行业进行过大量的应用开发，也取得一些的应用推广效果，为国内涂附磨具行业使用水溶性酚醛树脂起到一定的抛砖引玉作用。
 
　　作者：龚明礼 贵州全吉化工有限公司总经理、贵州省化工研究院高级工程师，1977年毕业于广州中山大学高分子化学专业，长期从事水溶性高分子合成胶黏剂及合成树脂改性研究，1980-1992年间，一直担任涂附磨具用酚醛树脂胶黏剂项目负责人，负责水溶性酚醛树脂的技术与应用开发研究，是中华人民共和国专业标准ZB G 39004-87《涂附磨具用水溶性酚醛树脂胶黏剂》的主要起草人之一。

　　照片说明：1、龚明礼在1984年3月的酚醛树脂鉴定会上；2、1984年3月参加酚醛树脂鉴定会的代表们（中坐者龚明礼）；3、1987年参加张家港鉴定会的代表合影（前排右1龚明礼）