酚醛树脂的种类和应用

树脂的种类和应用根据不同的舍成条件，如衣同配比的苯酚和甲醛量、不同类型的催化剂等，酚酵树厢R以分为热塑性酚酶树脂〔Nowlak型）和热固性酚醛树脂（Resol型）两种.热塑性酚醛树脂的合成⑴热塑性酚醛树脂（PhenotNovoiac），也称线性酚醛树.憾通常楚在强酸性条件即pH<3,甲醛与苯酚的摩尔比小于1时缩合而成*所合成的树脂具有可溶可熔性，是热塑性或少量支化的缩聚物，聚合度一股为4-12,分子之间主要以次甲基连接，很少含有可反应的耗甲基"在酸性条件下，苯酚和甲酵首先加成形成斑甲基苯酚，然后和苯酚进疔缩聚反应，后者的反应遠度比前者快很多，约是前:考的5倍以上，咼至1CM3倍，怎酚和甲醛反时妄是二酚基甲烷，U成的二酚基甲烷与甲烷的反应速度大致和苯酚与甲醛的反应速度相当，因此缩聚反应的分子链可以进一步增长，并通过亚甲基连接起來。热塑性酚醛树脂的分子结构很复杂，影响因素也很多。一般认为在强酸性条件下酚疑基的对位比较活泼，因此苯酚与甲醛的缩聚反应主要是通过酚羟基的对俯发生的，树脂分子中主要以酚环对位连接。一般认为酸性催化剂存在下所合成的树脂为热塑性的，这是因为酸的催化作用提高了甲醛和疑甲基苯酚的反应活性，当甲醛和軽甲基苯酚结合质子后，碳原子(轻甲基苯酚中指醇疑基连接的碳原子〉的电子云密度进一步降低，变得更加电，有利于向苯环进攻。合成热塑性酚醛树脂常用的酸性催化剂主要包括盐酸、乙酸、草酸等，其中盐酸作为催化剂时，要进行稀释，其使用优点是价格低，方便除去，但易腐蚀设备。由于单纯强酸作催化剂时，不易控制反应进行的程度，因此常用弱酸一强酸复合体系作为催化剂来制备热塑性酚醛树脂，常用的有草酸一盐酸体系，催化的选择对于合成的过程及产物的性能有一定的影响。热固性酚醛树脂又称Rcsol型酚醛树脂或甲阶酚醛树脂，是在酸或碱作催化剂下缩聚而成。当酸作催化剂时，要求甲醛与苯酚的摩尔比大于1。一般认为碱性介质下所合成的酚醛树脂为热固性的。常用的碱性催化剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化顿等，其中氢氧化钠适合制备水溶性酚醛树脂及无水酚醛树脂，这是因为它对酚醛的加成反应具有很强的催化效应，并且初级缩聚物在反应介质中也有很好的溶解性，但它具有强腐蚀性，极易腐蚀有机组织，操作时一定要注意安全保护。在碱性条件下，热固性酚醛树脂的缩聚反应可分为三个阶段：A阶酚醛树脂：苯酚和甲醛首先进行加成反应，生成多疑基甲酚，形成一系列单元酚醇和多元酚醇的混合物，此混合物能溶于酒精、丙酮及碱的水溶液中。B阶酚醛树脂：A阶酚醛树脂的酚环上由于含有活性疑甲基，可以进一步缩合。将A阶酚醛树脂加热缩合所得产物就是B阶酚醛树脂，其不溶解在碱溶液中，可以部分地溶于酒精或丙酮中。C阶酚醛树脂：将B阶酚醛树脂继续加热，就生成网状结构，不溶不熔的固体物质，即C阶酚醛树脂。1.2.2酬醛树脂的应用酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。压塑粉生产模压制品的压塑粉是酚醛树脂的主要用途之一。采用车昆压法、螺旋挤出法和乳液法使树脂浸渍填料并与其他助剂混合均匀，再经粉碎过筛即可制得压塑粉。常用木粉作填料，为制造某些高电绝缘性和耐热性制件，也用云母粉、石棉粉、石英粉等无机填料。压塑粉可用模压、传递模塑和注射成型法制成各种塑料制品。热塑性酚醛树脂压塑粉主要用于制造开关、插座、插头等电气零件，日用品及其他工业制品。热固性酚醛树脂压塑粉主要用于制造高电绝缘制件。增强酚醛塑料以酚醛树脂(主要是热固性酚醛树脂)溶液或乳液浸溃各种纤维及其织物,经干燥、压制成型的各种增强塑料是重要的工业材料。它不仅机械强度高、综合性能好，而且可进行机械加工。以玻璃纤维、石英纤维及其织物增强的酚醛塑料主要用于制造各种制动器摩擦片和化工防腐蚀塑料；高硅氧玻理纤维和碳纤维增强的酚醛塑料是航天工业的璽要耐烧蚀材料。酚醛涂料以松香改性的酚醛树脂、丁醇瞇化的酚醛树脂以及对叔丁基酚醛树脂、对苯基酚醛树脂均与桐油、亚麻子油有良好的混溶性，是涂料工业的重要原料。前两者用于配制低、中级油漆，后两者用于配制高级油漆。⑵酚醛胶热固性酚醛树脂也是胶粘剂的重要原料。单一的酚醛树脂胶性脆，主要用于胶合板和精铸砂型的粘结。以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂，在结构胶中占有重要地位。其中酚醛-丁騰、酚醛-缩醛、酚醛-环氧、酚醛-环氧-缩醛、酚醛-尼龙等胶粘剂具有耐热性好、粘结强度高的特点。酚醛-丁睛和酚醛-缩醛胶粘剂还具有抗张、抗冲击、耐湿热老化等优异性能，是结构胶粘剂的优良品种。酚醛纤维主要以热塑性线型酚醛树脂为原料，经熔融纺丝后浸于聚甲醉及盐酸的水溶液中作固化处理，得到甲醛交联的体型结构纤维。为提高纤维强度和模量，可与5%〜10%聚醜胺熔混后纺丝。这类纤维为金黄或黄棕色纤维，强度为11.5〜15.9cN/dtex,抗燃性能突出，极限氧指数为34,瞬间接触近7500°C的氧■乙烘火焰,不熔融也不延燃，具有自熄性，还能耐浓盐酸和氢氛酸，佢耐硫酸、硝酸和强碱的性能较差。主要用作防护服及耐燃织物或室内装饰品，也可用作绝缘、隔热与绝热、过滤材料等，还可加工成低强度、低模量碳纤维、活性炭纤维和离子交换纤维等。防腐蚀材料热固性酚醛树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式：酚醛树脂涂料；酚醛树脂玻璃钢、酚醛-坏氧树脂复合玻璃钢；酚醛树脂胶泥、砂浆；酚醛树脂浸渍、压型石墨制品。热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。常温固化可使用无毒常温固化剂NL,也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后两种材料的毒性、刺激性较大。建议使用低毒高效的NL固化剂。填料可选择石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸领粉，不宜采用辉绿岩粉。隔热保温材料主要是酚醛树脂的发泡材料，酚醛泡沬产品特点是保温、隔热、防火、质轻,作为绝热、节能、防火的新材料可广泛应用于中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热降能保温、化工管道的保温材料(尤其是深彳氐温的保温)、车船等场所的保温领域。酚醛泡沫因其导热系数低，保温性能好，被誉为保溫之王。酚醛泡沫不仅导热系数低、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点，酚醛泡沫塑料原料來源丰富，价格低廉，而且生产加工简单，产品用途广泛⑶。1.3酚醛树脂的重要性能(1)高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常髙的温度下，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溫领域，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，与各种各惮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來浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度和电性能等。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°C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、低再的优势。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，乙二醇和各种碳氢化合物⑷。