PF 酚醛树脂.doc

1、酚醛树脂目录隐藏1.酚醛树脂的合成原理2.酚醛树脂的重要性能3.酚醛树脂的应用领域4.酚醛树脂的未来发展酚 醛 树 脂编 辑 本 段 1.酚 醛 树 脂 的 合 成 原 理酚 醛 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 与 甲

2、醛 缩 聚 而 得 。 它包 括 ： 线 型 酚 醛 树 脂 、 热 固 性 酚 醛 树 脂 和 油 溶 性 酚 醛 树 脂 。 主 要 用 于 生 产 压 塑 粉 、 层 压 塑料 ； 制 造 清 漆 或 绝 缘 、 耐 腐 蚀 涂 料 ； 制 造 日 用 品 、 装 饰 品 ； 制 造 隔 音 、 隔 热 材 料 等 。 常 见的 高 压 电 插 座 、 家 具 塑 料 把 手 等 等phenolic resin,简 称 PF， 酚 醛 树 脂 .为 黄 色 、 透 明 、 无 定 形 块 状 物 质 ， 因 含 有 游 离 分 子而 呈 微 红 色 ， 比 重 1.251.30， 易 溶

3、 于 醇 ， 不 溶 于 水 ， 对 水 、 弱 酸 、 弱 碱 溶 液 稳 定 。 由 苯酚 和 甲 醛 在 催 化 剂 条 件 下 缩 聚 、 经 中 和 、 水 洗 而 制 成 的 树 脂 。 因 选 用 催 化 剂 的 不 同 ， 可 分为 热 固 性 和 热 塑 性 两 类 。 酚 醛 树 脂 具 有 良 好 的 耐 酸 性 能 、 力 学 性 能 、 耐 热 性 能 ， 广 泛 应 用于 防 腐 蚀 工 程 、 胶 粘 剂 、 阻 燃 材 料 、 砂 轮 片 制 造 等 行 业 。 苯 酚 甲 醛 树 脂 是 最 早 工 业 化 的 合 成 树 脂 。 编 辑 本 段 2.酚 醛

4、树 脂 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

5、 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

6、 。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 、

7、 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 。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

8、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

9、件 和 树 脂 系 统 。 编 辑 本 段 3.酚 醛 树 脂 的 应 用 领 域1905 1909 年 L.H.贝 克 兰 对 酚 醛 树 脂 及 其 成 型 工 艺 进 行 了 系 统 的 研 究 ， 1910 年 在 柏林 吕 格 斯 工 厂 建 立 通 用 酚 醛 树 脂 公 司 ， 实 现 了 工 业 生 产 。 1911 年 J.W.艾 尔 斯 沃 思 提 出 用六 亚 甲 基 四 胺 固 化 热 塑 性 酚 醛 树 脂 ， 并 制 得 了 性 能 良 好 的 塑 料 制 品 ， 获 得 了 广 泛 的 应 用 。 1969 年 ， 由 美 国 金 刚 砂 公 司 开 发 了 以

10、苯 酚 甲 醛 树 脂 为 原 料 制 得 的 纤 维 ， 随 后 由 日 本 基 诺尔 公 司 投 入 生 产 。 现 在 美 国 、 苏 联 和 中 国 也 有 生 产 。 酚 醛 树 脂 的 生 产 至 今 不 衰 ， 1984 年 世界 总 产 量 约 1946kt， 居 热 固 性 树 脂 的 首 位 。 中 国 自 40 年 代 开 始 生 产 ， 1984 年 产 量 为 77.6kt。 生 产 方 法 常 用 的 原 料 为 苯 酚 、 间 苯 二 酚 、 间 甲 酚 、 二 甲 酚 、 对 叔 丁 基 或 对 苯 基 酚 和甲 醛 、 糠 醛 等 。 生 产 过 程 包 括

11、缩 聚 和 脱 水 两 步 。 按 配 方 将 原 料 投 入 反 应 器 并 混 合 均 匀 ， 加入 催 化 剂 ， 搅 拌 ， 加 热 至 55 65 ， 反 应 放 热 使 物 料 自 动 升 温 至 沸 腾 。 此 后 ， 继 续 加 热 保持 微 沸 腾 （ 96 98 ） 至 终 点 ， 经 减 压 脱 水 后 即 可 出 料 。 近 年 来 ， 开 发 成 功 连 续 缩 聚 生 产酚 醛 树 脂 新 工 艺 。 影 响 树 脂 合 成 和 性 能 的 主 要 因 素 为 酚 与 醛 的 化 学 结 构 、 摩 尔 比 和 反 应 介质 的 pH。 酚 与 醛 的 摩 尔 比

12、大 于 或 等 于 1 时 ,初 始 产 物 为 一 羟 甲 基 酚 ,缩 聚 时 生 成 线 型 树 脂 ;小于 1 时 ， 生 成 多 羟 甲 基 酚 衍 生 物 ,形 成 的 缩 聚 树 脂 可 交 联 固 化 。 反 应 介 质 的 pH 小 于 7 时 ,生成 的 羟 甲 基 酚 很 不 稳 定 ， 易 缩 聚 成 线 型 树 脂 ； 大 于 7 时 ,缩 聚 缓 慢 ， 有 利 于 多 羟 甲 基 酚 衍 生物 的 生 成 。 生 产 热 塑 性 酚 醛 树 脂 常 用 盐 酸 、 磷 酸 、 草 酸 作 催 化 剂 (见 酸 碱 催 化 剂 )使 介 质 pH为 0.5 1.5。

13、 为 避 免 剧 烈 沸 腾 ,催 化 剂 可 分 次 加 入 。 沸 腾 反 应 时 间 一 般 为 3 6h。 脱 水 可 在常 压 或 减 压 下 进 行 ， 最 终 脱 水 温 度 为 140 160 。 树 脂 分 子 量 为 500 900。 生 产 热 固 性酚 醛 树 脂 可 用 氢 氧 化 钠 、 氢 氧 化 钡 、 氨 水 和 氧 化 锌 作 催 化 剂 ， 沸 腾 反 应 时 间 1 3h， 脱 水温 度 一 般 不 超 过 90 ， 树 脂 分 子 量 为 500 1000。 强 碱 催 化 剂 有 利 于 增 大 树 脂 的 羟 甲 基含 量 和 与 水 的 相 溶

14、性 。 氨 催 化 剂 能 直 接 参 加 树 脂 化 反 应 ， 相 同 配 方 制 得 的 树 脂 分 子 量 较 高， 水 溶 性 差 。 氧 化 锌 催 化 剂 能 制 得 贮 存 稳 定 性 好 的 高 邻 位 结 构 酚 醛 树 脂 。 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 辊 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 ，

15、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

16、醛 塑 料 以 酚 醛 树 脂 （ 主 要 是 热 固 性 酚 醛 树 脂 ） 溶 液 或 乳 液 浸 渍 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 璃 纤 维 和 碳 纤 维 增 强 的 酚 醛 塑 料 是 航 天 工 业

17、 的 重 要 耐烧 蚀 材 料 。 酚 醛 涂 料 以 松 香 改 性 的 酚 醛 树 脂 、 丁 醇 醚 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 。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

18、。 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 腈 、 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 腈 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

19、熔 融 纺 丝 后 浸 于 聚 甲 醛 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 酰 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 的 氧 -乙 炔 火 焰 ， 不 熔 融 也 不 延 燃 ,具 有 自 熄 性 ， 还 能 耐 浓 盐 酸 和 氢 氟 酸 ,但 耐 硫 酸 、 硝酸 和 强 碱

20、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 -环 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

21、 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 钡 粉 ， 不 宜 采 用 辉 绿 岩 粉 。 编 辑 本 段 4.酚 醛 树 脂 的 未 来 发 展绿 色 酚 醛 树 脂 的 研 究酚 醛 树 脂 的 生 产 和 使 用 会 给 环 境 带 来 一 定 程

22、度 的 污 染 ， 影 响 整 个 生 态 环 境 ， 然 而 注 意或 加 强 治 理 污 染 ， 包 括 废 水 处 理 和 废 旧 酚 醛 树 脂 产 品 及 其 复 合 材 料 的 循 环 利 用 ， 可 使 酚 醛树 脂 健 康 而 快 速 发 展 。酚 醛 树 脂 的 最 新 发 展 及 展 望有 关 酚 醛 树 脂 的 开 发 和 研 究 工 作 ， 主 要 围 绕 着 增 强 、 阻 燃 、 低 烟 以 及 成 型 适 用 性 方 面开 展 ， 向 功 能 化 、 精 细 化 发 展 ， 各 国 科 学 家 部 以 高 附 加 值 的 酚 醛 树 脂 材 料 为 研 究 开 发

23、 对 象。不 含 甲 醛 的 环 保 型 新 酚 树 脂新 酚 树 脂 (xylok)为 高 分 子 化 合 物 ， 是 由 苯 酚 和 芳 烷 基 醚 通 过 缩 合 反 应 而 产 生 的 ,新 酚 树脂 具 有 良 好 力 学 性 能 、 耐 热 性 能 ， 广 泛 应 用 于 金 刚 石 制 品 、 砂 轮 片 制 造 等 行 业 .新 酚 树 脂 粘结 力 强 ， 化 学 稳 定 性 好 ， 耐 热 性 高 ， 硬 化 时 收 缩 小 ， 制 品 尺 寸 稳 定 。 粘 结 强 度 比 酚 醛 树 脂提 高 20%以 上 ， 耐 热 性 提 高 100 以 上 。 新 酚 树 脂 制 品 可 在 250 下 长 期 使 用 ， 制 品 耐 湿耐 碱 。新 酚 树 脂 可 做 为 金 刚 石 砂 轮 的 结 合 剂 ,使 用 方 法 为 : 新 酚 树 脂 与 酚 醛 树 脂 按 1 ： 3 混 合使 用 ， 不 仅 提 高 了 酚 醛 树 脂 的 强 度 ， 还 提 高 了 耐 热 性 和 磨 削 比 。 如 单 独 使 用 新 酚 树 脂 ， 砂轮 的 寿 命 是 酚 醛 树 脂 倍 ， 在 生 产 工 艺 上 比 酚 醛 树 脂 制 品 强 度 高 出 约 30%， 磨 削 效 果 也 有提 高 .