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酚醛树脂的合成原理及重要性能

来自 聚塑网 2014-08-14

酚醛(Phenol Formaldehyde,简称PF)树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。

液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体,如:碱性酚醛树脂主要做铸造黏结剂。

CAS号 9003-35-4

用途:用作氯丁胶粘剂的增粘树脂、丁基橡胶的硫化剂等。

上游原料:对叔丁基苯酚、甲醛

下游产品:酚醛模塑料、酚醛模塑料(PF2C3-631)、酚醛粒状注塑料(SP2501J)、松香改性酚醛树脂(2118型)、PET改性酚醛树脂、酚醛石棉耐摩擦塑料、酚醛石棉耐磨擦塑料(JL24-66)、酚醛石棉耐酸塑料、酚醛玻璃纤维模塑料、聚苯硫醚、酚醛泡沫塑料板(FD-20型)、酚醛玻璃钢、酚醛塑料轴瓦、输送机用托辊、特种。

 

 

合成原理

1 加成反应

在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚:

2 缩合及缩聚反应

缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。包括:

缩合反应不断进行的结果,将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。

多年来研究分析通常认为,影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为如下四点:

(1)原料的化学结构;

(2)酚与醛的摩尔比;

(3)反应介质的酸、碱性;

(4)生产操作方法;

怎样认识加聚反应和缩聚反应

加聚反应和缩聚反应是合成有机高分子的两种基本反应。这两种反应虽然都由单

体(小分子)产生高聚物(大分子)的反应,但它们还是有着本质的区别。

加聚反应是加成聚合反应的简称,是指以不饱和烃或含不饱和键的物质为单体,通过不饱和键的加成,聚合成高聚物的反应。例如,乙烯加聚成聚乙烯,是在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下,乙烯分子中的双键会断裂其中的一个键,发生加成反应,使乙烯分子里的碳原子结合成为很长的键。

反应的产物是聚乙烯,[3] 它是一种相对分子质量很大的化合物,其分子组成可以表示为(C2H4)n。

加聚反应根据参加反应的单体种类,又分为均聚反应和共聚反应。仅由一种单体发生的加聚反应叫做均聚反应,合成聚乙烯的反应就是均聚反应。由两种以上单体共同参加的聚合反应叫共聚反应。例如,合成丁苯橡胶的反应即为共聚反应。

加聚反应的特点是:

(1)单体必须是含有双键等不饱和键的化合物。例如,氯乙烯、丙烯腈等含不饱和键的物质,在一定条件下,都可以发生加聚反应。

(2)加聚反应发生在不饱和键上。

(3)发生加聚反应的过程中,没有副产物产生,得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同。

(4)加聚反应生成的高聚物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。

缩聚反应是缩合聚合反应的简称,是指单体之间相互作用生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。例如合成酚醛树脂的反应就是缩聚反应。合成酚醛树脂通常是以苯酚和甲醛为原料,在催化剂作用下,经缩聚反应而得到。

缩聚反应根据参加反应的单体种数又分为共缩聚和均缩聚,由不同种单体参加的缩聚反应称为共缩聚。如酚醛树脂的合成反应就是共缩聚,它是由苯酚和甲醛两种物质为单体的。由同种单体进行的缩聚反应称为均缩聚。如氨基酸聚合成多肽的缩聚反应就属均缩聚。

缩聚反应的特点是:

(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。

(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。

(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。

由上可见,加聚反应和缩聚反应的单体结构、反应机理、产物的化学组成都是截然不同的。

重要性能

高温性能

酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域,例如耐火材料,摩擦材料,粘结剂和铸造行业。

粘结强度

酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能,与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂,润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料,摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度,耐热性能和电性能。

水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度,电性能等。典型的例子包括电绝缘和机械层压制造,离合器片和汽车滤清器用滤纸。

高残碳率

在温度大约为1000℃ 的惰性气体条件下,酚醛树脂会产生很高的残碳,这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。酚醛树脂的这种特性,也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。

低烟低毒

与其他树脂系统相比,酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下,用科学配方生产出的酚醛树脂系统,将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少,毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域,如矿山,防护栏和建筑业等。

抗化学性

交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇,油脂和各种碳氢化合物。因其抗化学稳定性,适合用于制作厨卫用具、饮用水净化设备(酚醛碳纤维)、电木茶盘茶具、并广泛用于罐头及易拉罐(国家标准GB 05009.069-2003)、液体容器等食品饮料包装材料中。

热处理

热处理会提高固化树脂的玻璃化温度,可以进一步改善树脂的各项性能。玻璃化温度与结晶固体如聚丙烯的熔化状态相似。酚醛树脂最初的玻璃化温度与在最初固化阶段所用的固化温度有关。热处理过程可以提高交联树脂的流动性促使反应进一步发生,同时也可以除去残留的挥发酚,降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度。同时,树脂也趋向于收缩和变脆。树脂后处理升温曲线将取决于树脂最初的固化条件和树脂系统。

标签酚醛树脂 塑料常识 合成工艺 化学性能
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