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酚醛樹脂

日期：2024-12-26 23:26
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摘要：

酚醛樹脂

1.酚醛樹脂的合成原理

　　酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物，市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強(qiáng)酸發(fā)生分解，遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶於水，溶於丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括：線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。主要用於生產(chǎn)壓塑粉、層壓塑料；製造清漆或絕緣、耐腐蝕塗料；製造日用品、裝飾品；製造隔音、隔熱材料等。常見的高壓電插座、家具塑料把手等等
 
　　phenolicresin,簡稱PF，酚醛樹脂.為黃色、透明、無定形塊狀物質(zhì)，因含有遊離分子而呈微紅色，比重1.25~1.30，易溶於醇，不溶於水，對水、弱酸、弱堿溶液穩(wěn)定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經(jīng)中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同，可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學(xué)性能、耐熱性能，廣泛應(yīng)用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業(yè)。
 
　　苯酚－甲醛樹脂是*早工業(yè)化的合成樹脂。

2.酚醛樹脂的應(yīng)用

　　1905～1909年L.H.貝克蘭對酚醛樹脂及其成型工藝進(jìn)行了係統(tǒng)的研究，1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)。1911年J.W.艾爾斯沃思提出用六亞甲基四胺固化熱塑性酚醛樹脂，並製得了性能良好的塑料製品，獲得了廣泛的應(yīng)用。1969年，由美國金剛砂公司開發(fā)了以苯酚－甲醛樹脂為原料製得的纖維，隨後由日本基諾爾公司投入生產(chǎn)?，F(xiàn)在美國、蘇聯(lián)和中國也有生產(chǎn)。酚醛樹脂的生產(chǎn)至今不衰，1984年**總產(chǎn)量約1946kt，居熱固性樹脂的首位。中國自40年代開始生產(chǎn)，1984年產(chǎn)量為77.6kt。生產(chǎn)方法常用的原料為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對叔丁基或?qū)Ρ交雍图兹?、糠醛等。生產(chǎn)過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應(yīng)器並混合均勻，加入催化劑，攪拌，加熱至55～65℃，反應(yīng)放熱使物料自動升溫至沸騰。此後，繼續(xù)加熱保持微沸騰（96～98℃）至終點，經(jīng)減壓脫水後即可出料。近年來，開發(fā)成功連續(xù)縮聚生產(chǎn)酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的主要因素為酚與醛的化學(xué)結(jié)構(gòu)、摩爾比和反應(yīng)介質(zhì)的pH。酚與醛的摩爾比大於或等於1時,初始產(chǎn)物為一羥甲基酚,縮聚時生成線型樹脂;小於1時，生成多羥甲基酚衍生物,形成的縮聚樹脂可交聯(lián)固化。反應(yīng)介質(zhì)的pH小於7時,生成的羥甲基酚很不穩(wěn)定，易縮聚成線型樹脂；大於7時,縮聚緩慢，有利於多羥甲基酚衍生物的生成。生產(chǎn)熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸堿催化劑)使介質(zhì)pH為0.5～1.5。為避免劇烈沸騰,催化劑可分次加入。沸騰反應(yīng)時間一般為3～6h。脫水可在常壓或減壓下進(jìn)行，*終脫水溫度為140～160℃。樹脂分子量為500～900。生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨水和氧化鋅作催化劑，沸騰反應(yīng)時間1～3h，脫水溫度一般不超過90℃，樹脂分子量為500～1000。強(qiáng)堿催化劑有利於增大樹脂的羥甲基含量和與水的相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反應(yīng)，相同配方製得的樹脂分子量較高，水溶性差。氧化鋅催化劑能製得貯存穩(wěn)定性好的高鄰位結(jié)構(gòu)酚醛樹脂。應(yīng)用酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。壓塑粉生產(chǎn)模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。采用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻，再經(jīng)粉碎過篩即可製得壓塑粉。常用木粉作填料，為製造某些高電絕緣性和耐熱性製件，也用雲(yún)母粉、石棉粉、石英粉等無機(jī)填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法製成各種塑料製品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造開關(guān)、插座、插頭等電氣零件，日用品及其他工業(yè)製品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造高電絕緣製件。增強(qiáng)酚醛塑料以酚醛樹脂（主要是熱固性酚醛樹脂）溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物，經(jīng)乾燥、壓製成型的各種增強(qiáng)塑料是重要的工業(yè)材料。它不僅機(jī)械強(qiáng)度高、綜合性能好，而且可進(jìn)行機(jī)械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強(qiáng)的酚醛塑料主要用於製造各種製動器摩擦片和化工防腐蝕塑料；高矽氧玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)的酚醛塑料是航天工業(yè)的重要耐燒蝕材料。酚醛塗料以鬆香改性的酚醛樹脂、丁醇醚化的酚醛樹脂以及對叔丁基酚醛樹脂、對苯基酚醛樹脂均與桐油、亞麻子油有良好的混溶性，是塗料工業(yè)的重要原料。前兩者用於配製低、中級油漆，後兩者用於配製**油漆。
 
　　酚醛膠熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆，主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結(jié)。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑，在結(jié)構(gòu)膠中占有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環(huán)氧、酚醛-環(huán)氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結(jié)強(qiáng)度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗衝擊、耐濕熱老化等優(yōu)異性能，是結(jié)構(gòu)膠粘劑的優(yōu)良品種。酚醛纖維主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料，經(jīng)熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理，得到甲醛交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)纖維。為提高纖維強(qiáng)度和模量，可與5％～10％聚酰胺熔混後紡絲。這類纖維為金黃或黃棕色纖維,強(qiáng)度為11.5～15.9cN/dtex，抗燃性能突出，極限氧指數(shù)為34,瞬間接觸近7500℃的氧-乙炔火焰，不熔融也不延燃,具有自熄性，還能耐濃鹽酸和氫氟酸,但耐硫酸、硝酸和強(qiáng)堿的性能較差。主要用作防護(hù)服及耐燃織物或室內(nèi)裝飾品，也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材料等，還可加工成低強(qiáng)度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子交換纖維等
 
　　熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領(lǐng)域中常用的幾種形式：酚醛樹脂塗料；酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環(huán)氧樹脂複合玻璃鋼；酚醛樹脂膠泥、砂漿；酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL，也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉，不宜采用輝綠巖粉。

3.酚醛樹脂的未來發(fā)展

　　綠色酚醛樹脂的研究

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