熱固性酚醛樹脂
一、合成原理
在NH4OH、NaOH或NaCO3等堿性物質的催化下,過量的甲醛與苯酚(其摩爾比大于1)反應生成熱固性酚醛樹脂。其反應過程如下:在堿性催化劑存在下使反應介質PH大于7,苯酚和甲醛先發生加成反應生成一羥甲基苯酚:
當以上反應生成的羥甲基苯酚受熱后,又可發生羥甲基苯酚上的羥甲基與苯酚上的氫的縮合反應生成次甲基橋,或發生羥甲基與羥甲基之間的縮合反應形成醚鍵連接:
如果反應更深入,則會發生交聯,終形成體型結構的大分子,這在樹脂生產階段是應當避免的。
所以應嚴格控制得到具有類似下列結構的產物:
這是含有羥甲基的線型或支鏈型酚醛樹脂,由于分子中含有羥甲基,它們在受熱情況下會進一步相互縮合形成高度交聯的體型結構產物,因此,這些含有羥甲基的酚醛樹脂是熱固性樹脂。
制作化工防腐設備的酚醛玻璃鋼就采用這類熱固性酚醛樹脂作粘結劑的。
二、熱固性酚醛樹脂的性能
熱固性酚醛樹脂具有良好的綜合性能,用途廣泛,在防腐工程中以涂料、膠泥、塑料和玻璃鋼等多種形式應用。
常用樹脂的牌號、外觀和原料配比見下表。
除了以上產品之外,近年來已成功地制成低壓級酚醛樹脂,這種樹脂粘度小,凝膠時間短,經過一定條件的預浸漬處理后在固化過程中反應放出的小分子副產物少,因此可以大大降低成型壓力。
(一)良好的工藝性能
根據需要可以制成具有各種不同粘度的酚醛樹脂以適應各種不同的應用場合,一般分為高粘度、中粘度和低粘度三種。高粘度樹脂適用于制備擠壓石墨制品,其中較低粘度的樹脂適用于制造石棉酚醛塑料和酚醛清漆。中粘度樹脂適用于制作酚醛膠泥和酚醛玻璃鋼。低粘度樹脂適用于浸漬石墨,也可以用來制作玻璃鋼。
在熱固性酚醛樹脂中,由于其大分子中存在的羥甲基的縮合作用而使樹脂的粘度增長較快,終形成體型結構產物。在熱固性酚醛樹脂中加入苯甲醇可以相對地減少樹脂分子中羥甲基的縮合反應;從而延長樹脂的貯存期,一般苯甲醇的用量為樹脂量的10%。
?。ǘ┝己玫哪臀g性能
固化后的酚醛樹脂的結構主要是苯酚基通過次甲基橋連接的網狀結構,是一種較為穩定的化學結構。然而,由于結構中存在大量苯環,在苯環上能發生硝化反應和磺化反應,因此它不能耐濃硫酸和硝酸等強氧化性介質。除強氧化性酸之外,酚醛樹脂幾乎能耐一切酸,如任何濃度的鹽酸、稀硫酸、大部分的有機酸以及酸性氣體和PH<7,的酸性鹽溶液等。
酚醛樹脂的耐堿性差,即使在室溫,稀堿就能將它破壞。這是因為酚醛樹脂的結構中含有許多酚基,這些苯環上的羥基具有弱酸性,羥基上的氫能被鈉所取代生成水溶性的酚鈉產物:
為提高酚醛樹脂的耐堿性,可使二氯丙醇與酚醛樹脂進行醚化反應,消耗一部分羥基:
(三)其它性能
固化后的酚醛樹脂一般可在120℃下長期使用,具有良好的耐熱性能。其耐熱性優于環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。
酚醛樹脂的某些性能很不理想,例如:樹脂固化時的體積收縮率較大,樹脂與玻璃纖維的粘結性較差,固化后產物較脆,延伸率低等。
這些問題可以通過一系列的改性措施來解決。
在NH4OH、NaOH或NaCO3等堿性物質的催化下,過量的甲醛與苯酚(其摩爾比大于1)反應生成熱固性酚醛樹脂。其反應過程如下:在堿性催化劑存在下使反應介質PH大于7,苯酚和甲醛先發生加成反應生成一羥甲基苯酚:


當以上反應生成的羥甲基苯酚受熱后,又可發生羥甲基苯酚上的羥甲基與苯酚上的氫的縮合反應生成次甲基橋,或發生羥甲基與羥甲基之間的縮合反應形成醚鍵連接:

如果反應更深入,則會發生交聯,終形成體型結構的大分子,這在樹脂生產階段是應當避免的。
所以應嚴格控制得到具有類似下列結構的產物:

這是含有羥甲基的線型或支鏈型酚醛樹脂,由于分子中含有羥甲基,它們在受熱情況下會進一步相互縮合形成高度交聯的體型結構產物,因此,這些含有羥甲基的酚醛樹脂是熱固性樹脂。
制作化工防腐設備的酚醛玻璃鋼就采用這類熱固性酚醛樹脂作粘結劑的。
二、熱固性酚醛樹脂的性能
熱固性酚醛樹脂具有良好的綜合性能,用途廣泛,在防腐工程中以涂料、膠泥、塑料和玻璃鋼等多種形式應用。
常用樹脂的牌號、外觀和原料配比見下表。

除了以上產品之外,近年來已成功地制成低壓級酚醛樹脂,這種樹脂粘度小,凝膠時間短,經過一定條件的預浸漬處理后在固化過程中反應放出的小分子副產物少,因此可以大大降低成型壓力。
(一)良好的工藝性能
根據需要可以制成具有各種不同粘度的酚醛樹脂以適應各種不同的應用場合,一般分為高粘度、中粘度和低粘度三種。高粘度樹脂適用于制備擠壓石墨制品,其中較低粘度的樹脂適用于制造石棉酚醛塑料和酚醛清漆。中粘度樹脂適用于制作酚醛膠泥和酚醛玻璃鋼。低粘度樹脂適用于浸漬石墨,也可以用來制作玻璃鋼。
在熱固性酚醛樹脂中,由于其大分子中存在的羥甲基的縮合作用而使樹脂的粘度增長較快,終形成體型結構產物。在熱固性酚醛樹脂中加入苯甲醇可以相對地減少樹脂分子中羥甲基的縮合反應;從而延長樹脂的貯存期,一般苯甲醇的用量為樹脂量的10%。
?。ǘ┝己玫哪臀g性能
固化后的酚醛樹脂的結構主要是苯酚基通過次甲基橋連接的網狀結構,是一種較為穩定的化學結構。然而,由于結構中存在大量苯環,在苯環上能發生硝化反應和磺化反應,因此它不能耐濃硫酸和硝酸等強氧化性介質。除強氧化性酸之外,酚醛樹脂幾乎能耐一切酸,如任何濃度的鹽酸、稀硫酸、大部分的有機酸以及酸性氣體和PH<7,的酸性鹽溶液等。
酚醛樹脂的耐堿性差,即使在室溫,稀堿就能將它破壞。這是因為酚醛樹脂的結構中含有許多酚基,這些苯環上的羥基具有弱酸性,羥基上的氫能被鈉所取代生成水溶性的酚鈉產物:

為提高酚醛樹脂的耐堿性,可使二氯丙醇與酚醛樹脂進行醚化反應,消耗一部分羥基:

(三)其它性能
固化后的酚醛樹脂一般可在120℃下長期使用,具有良好的耐熱性能。其耐熱性優于環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。
酚醛樹脂的某些性能很不理想,例如:樹脂固化時的體積收縮率較大,樹脂與玻璃纖維的粘結性較差,固化后產物較脆,延伸率低等。
這些問題可以通過一系列的改性措施來解決。










































