涂附磨具网

摘要：本文从润湿机理入手，分析对比了影响润湿性的因素，最终找出提高润湿性从而提高粘结强度的方法。

   　关键词：润湿   粘结   酚醛树脂

一、润湿机理

润湿（wetting）是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶流体的过程，是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。两种材料（或多种材料）之间的粘结，其首要条件是要能互相润湿。进一步说，胶粘剂与粘附体之间的润湿性能是影响粘着强度的主要因素，润湿性能良好可以增加两相间的粘附功，从而有利于粘着强度的提高。酚醛树脂是涂附磨具行业使用的几大合成树脂之一，在布处理、底胶、复胶中起着非常重要的作用，其与基体和磨料之间的润湿性能直接影响着最终产品的性能。

润湿现象分为沾湿(ashesion)、浸湿(immersions)和铺展(spreading)三种类型。润湿方式或过程不同，润湿的难易程度和润湿的条件亦不同. 三种类型所对应的接触角不同，铺展是一种理想状态。

与此相关的有几个重要的概念，包括接触角、表面张力、表面自由能。

接触角是判断液体能否润湿固体表面最方便的方法，将液滴（L）放在一理想平面（S）上（如图1），如果有一相是气体，则接触角是气-液界面通过液体而与固-液界面所夹的角。接触角最小为0°，最大为180°。接触角越小，则润湿性越好。

  　 表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力(surface tension)是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。研究液体树脂的界面问题，一般用表面张力来表示。

  　 表面自由能：在恒温恒压条件下使体系增加单位表面积，外界必须对体系做的功。研究固体物质的界面问题，用自由能来比较合适。固体表面一般可分为高能表面和低能表面两类。高能表面指的是金属及其氧化物、二氧化硅、无机盐等的表面，其表面自由能一般在500～5000mJ/m2之间。这类物质的硬度和熔点越高，其表面自由能越大。低能表面指的是有机固体表面，如石蜡和高分子化合物。它们的表面自由能低于100 mJ/m2。能量高的表面比能量低的表面更容易吸附吸附表面张力高的液体，因为可以降低表面自由，聚酯布表面属于低能表面，又没有极性基团，所以胶粘剂不易在其表面铺展和润湿。

界面有两种，一种是固体基材，一种是液体树脂，主要是酚醛树脂。解决粘接问题从两方面来解决。解决固体界面的问题常用的方法是对基体表面进行处理,提高表面自由能；改善布处理配方及工艺。对于酚醛树脂，降低其表面张力的方法主要是对树脂进行改性，适当提高树脂的温度，加入合适的表面活性剂等。

二、分析验证

基于以上机理，我们开展了以下分析验证工作：

1、对比了三种不同布处理方法得到的基体与树脂接触角及剥离力的数据，如图2和图3所示。

3、分析对比了不同涂胶温度下的润湿角和表面张力及强度和剥离力，结果见表1、图5、图6

4、对比了不同表面活性剂加入量对于润湿角和表面张力、剥离力、弯曲强度的影响，见表2和图7、图8 。

三、初步结论

在布基确定的情况下，合理调整底胶涂胶温度，有利于提高树脂与基材、树脂与磨料的粘接，同时有利于树脂的流平，提高磨料的平整度；表面活性剂适量加入有利于树脂与布基的粘接，但过多则不利于树脂与磨料的粘接；润湿效果好的树脂与基体和磨料粘结强度高。

四、圣泉集团开发的能够有效提高润湿性的树脂产品

基于对树脂润湿性的探索，为进一步提高砂纸、砂布的强度，我们开发了能有效提高润湿性的产品，具体型号及特点如下：

作者简介：李枝芳，女，河北工业大学硕士研究生，现任圣泉集团酚醛树脂研究所所长，一直从事酚醛树脂的研究及应用工作。