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1、毕业设计（论文）论文题目：用对甲酚残渣制备酚醛聚氨酯涂料 学生姓名：师学德 学号：201006270123 指导教师：吕维华 职称： 讲师 专业： 高聚物生产技术 论文提交日期： 2012-12-20 论文答辩日期： 毕业设计（论文）用对甲酚残渣制备酚醛聚氨酯涂料The Format Criterion of Master Degree Thesis of LZJTU作 者 姓 名： 师学德 专 业 ： 高聚物生产技术 学 号 ： 201006270123 指 导 教 师： 吕维华 完 成 日 期： 兰 州 石 化 职 业 技 术 学 院Lanzhou Petrochemical Colleg

2、e of Vocational Technology院 系 石油化学工程系 专 业 高聚物生产技术 年 级 高聚物 101 班 姓 名 师学德 题 目 用对甲酚残渣制备酚醛聚氨酯涂料 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章)年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 高聚物 101 班 学生姓名师学德 学 号 201006270123 专 业 高聚物生产技术发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 用对甲酚残渣制备酚醛聚氨酯涂料 题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发一、 设计任务及要求1、酚醛树

3、脂及相应涂料发展概况； 2、用非水溶液聚合法制备酚醛树脂； 3、用均相溶液聚合法制备改性酚醛树脂； 4、通过研磨分散制备涂料用色浆； 5、调色、制备漆； 6、涂料施工； 7、分析、检验； 二、 应完成的硬件或软件实验1、酚醛树脂； 2、改性酚醛树脂； 3、各色漆浆； 4、各色酚醛、聚氨酯涂料； 三、 应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）1、检测结果； 2、论文（电子版及手写版） ； 四、 指导教师提供的设计资料五、 要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）六、 设计进度安排第一部分 （4 周）第二部分 （6 周）第三部分 （2 周）评阅及答辩 （1

4、周）指导教师： 年 月 日系主任审查意见：审 批 人： 年 月 日注：设计任务书审查合格后，发到学生手上兰州石化职业技术学院 2010 年制摘 要一般由酚类化合物与醛类化合物缩聚而成的树脂称为酚醛树脂，其中以苯酚和甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要，酚醛树脂具有以下主要特征:)l 原料价格便宜，生产工艺简单成熟，制造及加工设备投资少，成型加工容易;2)树脂既可混入无机填料或有机填料做成模塑料，也可浸渍织物制层压制品，还可以发泡;3)制品尺寸稳定;4)耐热、耐燃，可自灭，电绝缘性好，但耐电弧性差;5)化学稳定性好，耐酸性强但不耐碱l。 就酚醛树脂而言，通过控制酚与醛的物质量的比及酚的官能度，以及催化

5、剂的类型(酸性或碱性)，可制得热塑性和热固性酚醛树脂。热固性酚醛树脂，又称可溶酚醛树脂或一阶酚醛树脂、Resof 树脂或甲阶树脂，它是一种含有可进一步反应的轻甲基活性基团的树脂，该树脂在加热或酸性条件下就可交联固化。如果合成反应不加控制，则会使缩聚反应一直进行至形成不溶不熔的具有三向网络结构的树脂。另一类称为热塑性酚醛树脂，又称线型酚醛树脂或二阶酚醛树脂或 Novola。树脂或乙阶树脂，该树脂要加入固化剂后才可反应形成具有三向网络结构的固化树脂。 酚醛树脂用于涂料工业己 70 多年历史，是涂料工业中最先使用的合成树脂，主要是代替天然树脂与干性油配合制漆。酚醛树脂赋予涂料以硬度、光泽、快干、耐水

6、、耐酸碱及绝缘等性能，所以广泛用于木器、家具、建筑、船舶、机械、电气及防化学 腐蚀等方面。以酚醛树脂制造的防腐蚀涂料，耐酸胶泥、玻璃纤维衬里、玻璃钢等防腐蚀材料，己有多年的应用历史。酚醛树脂防腐蚀涂料具有优良的耐酸性、耐水性和抗渗透性。另外，酚醛树脂在高温下会分解形成具有耐高温、绝热和耐烧蚀等功能的泡沫碳，在弹箭武器、航空航天等领域得到广泛应用。 但是，未改性的酚醛防腐蚀漆对金属附着力不好，由于芳环间仅靠亚甲基相连而显脆性，酚轻基与亚甲基易氧化，不耐酸碱性介质侵蚀且力学性能差，虽然耐热性较好，但不耐温变，需要烘干且烘干条件复杂。这些缺陷都严重限制了其功能特性的进一步发挥。所以在重要工程和设备上

7、基本不单独用未改性的酚醛漆防腐蚀，而多改用其改性品种。例如与醇酸树脂拼用可增强醇酸树脂的耐潮性和耐碱性;与聚乙烯醇缩醛拼用可制造高强度漆包线漆，以增加硬度及耐磨性;与聚酞胺拼用可以涂刷印刷品、纸制品，达到光泽好，漆膜耐磨性高的优点 ;丁醇醚化酚醛树脂与环氧树脂拼用，可制成耐酸、耐碱、耐农药且附着力好的防化学腐蚀漆。采用醇酸树脂制造的涂料，酸值低，能溶解于多种有机溶剂，并能与其他多种合成树脂改性，因此具有良好的混溶性和提高它的物理或化学性能。醇酸树脂涂料具有漆膜附着力好、光亮、丰满等特点，且具有很好的施工性。但其涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳。醇酸树脂可与其他树脂（如硝化棉、氯化橡胶、环氧树脂、丙烯

8、酸树脂、聚氨脂树脂、氨基树脂）配成多种不同性能的自干或烘干漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。此外，醇酸树脂原料易得、工艺简单，符合可持续发展的社会要求。目前，醇酸漆仍然是重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的 2025。关键词：涂附磨具 酚醛树脂 快固化 增韧 绿色环保 圣泉 酚醛树脂，对甲酚，酚醛漆，聚氨酯漆目 录摘 要 IVABSTRACT.V第 1 章 绪 论 11.1 涂料用酚醛树脂及相应涂料发展概况 11.2 涂料用醇酸树脂及相应涂料发展概况 11.3 涂料用聚氨酯及相应涂料发展概况 1第 2 章 涂料制备 22.1 原料名称及产地 .22.1.1

9、 各节的二级题序及标题 4 号黑体 22.2 页眉、页脚说明 .22.3 段落、字体说明 .22.4 公式、插图和插表说明 .2结 论 5致 谢 6参考文 献 7第 1 章 绪 论1.1 涂料用酚醛树脂及相应涂料发展概况1.1.1 概述合 成 树 脂 种 类 繁 多 。 按 主 链 结 构 有 碳 链 、 杂 链 和 非 碳 链 合 成 树 脂 ； 按 合成 反 应 特 征 有 加 聚 型 和 缩 聚 型 合 成 树 脂 。 实 际 应 用 中 ， 常 按 其 热 行 为 分 为 热塑 性 树 脂 和 热 固 性 树 脂 。 生 产 合 成 树 脂 的 原 料 来 源 丰 富 ， 早 期 以

10、煤 焦 油 产 品和 电 石 乙 炔 为 主 ， 现 多 以 石 油 和 天 然 气 的 产 品 为 主 ， 如 乙 烯 、 丙 烯 、 苯 、 甲醛 及 尿 素 等 。 合 成 树 脂 的 生 产 方 法 采 用 本 体 聚 合 、 悬 浮 聚 合 、 乳 液 聚 合 、 溶液 聚 合 、 熔 融 聚 合 和 界 面 缩 聚 等 。大 力 发 展 高 档 合 成 树 脂 涂 料 ， 其 比 例 由 目 前 的 70%提 高 到 2005 年 的 80%发展 节 能 低 污 染 的 水 性 涂 料 、 高 固 体 分 涂 料 、 粉 末 涂 料 、 无 溶 剂 涂 料 和 辐 射 固化 涂 料

11、 。 提 高 建 筑 涂 料 中 乳 胶 涂 料 的 比 例 ， 到 2005 年 达 到 60%-70%； 扩大 工 业 涂 料 中 水 性 涂 料 、 高 固 体 分 涂 料 和 粉 末 涂 料 的 应 用 ， 到 2005 年 ， 使水 性 涂 料 比 例 达 到 15%， 粉 末 涂 料 比 例 达 10%。 重 点 开 发 耐 侯 性 （ 大 于 10 年 ） 建 筑 涂 料 ， 如 有 机 、 有 机 氟 及 其 改 性 的丙 烯 酸 酯 类 乳 胶 涂 料 ， 加 快 汽 车 涂 料 水 性 化 、 系 列 化 研 究 ， 以 轿 车 漆 为 重 点 ，主 攻 高 装 饰 、 低

12、 污 染 轿 车 漆 ， 发 展 水 性 化 、 高 固 体 分 、 无 溶 剂 以 及 金 属 闪 光漆 和 高 鲜 映 度 等 产 品 。 开 发 防 腐 时 效 在 15 年 以 上 的 桥 梁 和 船 舶 用 重 防 腐 涂 料 ； 开 发 具 特 殊 功能 的 防 火 、 隔 音 、 耐 高 温 、 隔 热 涂 料 等 ； 开 发 低 能 耗 高 性 能 的 各 类 脂 肪 族和 芳 香 族 聚 氨 酯 涂 料 及 环 氧 树 脂 涂 料 。 调 整 无 机 颜 料 产 品 结 构 ， 提 高 档 次 ， 发 展 高 品 级 钛 白 粉 、 无 毒 防 锈颜 料 、 超 耐 侯 性

13、颜 料 、 超 耐 久 性 颜 料 及 珠 光 颜 料 等 。为 满 足 涂 料 在 装 饰 性 、 耐 候 性 、 环 境 保 护 、 节 省 能 源 、 方 便 施 工 等 方 面 更 高的 要 求 ， 近 年 来 国 我 相 继 开 发 了 一 些 新 型 、 优 质 、 高 档 的 建 筑 涂 料 ， 如 高 层建 筑 外 墙 使 用 的 氟 碳 涂 料 ， 基 表 面 能 低 ， 抗 沾 污 性 强 ， 耐 候 姓 可 达 20 年 以上 ， 且 具 有 优 良 的 防 龟 裂 性 能 ， 基 延 伸 率 可 达 300%以 上 ； 价 格 较 低 的 具 有防 水 、 透 气 、

14、防 尘 的 含 硅 树 脂 涂 料 和 可 低 温 或 常 温 固 化 的 官 能 性 反 应 涂 料 也应 用 较 多 ； 另 外 ， 还 有 涂 料 漆 膜 丰 满 、 耐 酸 碱 、 耐 擦 伤 性 优 良 的 高 固 含 量 涂料 ， 以 及 杀 虫 、 防 霉 、 防 污 、 抗 静 电 、 发 热 、 保 温 等 功 能 性 涂 料 品 种 。 这 些涂 料 的 开 发 成 功 ， 将 为 建 筑 涂 料 的 发 展 和 应 用 开 辟 更 广 阔 的 前 景 。 国 外 建 筑涂 料 今 后 发 展 的 趋 势 是 向 着 水 性 、 高 固 含 量 、 高 装 饰 性 、 耐

15、候 性 、 抗 污 染 性方 向 发 展 ， 向 着 多 品 种 、 施 工 简 便 的 方 向 发 展 。1.2 合成酚醛树脂涂料原料组成及特点1.2.1 制造酚醛树脂的原料组成1.2.1.1 苯酚苯酚又称石炭酸，纯白无色针状晶体，在空气中可氧化成浅粉色。 分子式 C6H5OH 分子量 94.11 比重 1.0545g/cm3 熔点 40.8沸点 182苯酚能溶于热水，溶于酒精，碱等。有弱酸性，易渗入皮肤，引起过敏现象。将 2%左右的苯酚肥皂水溶液用于消毒，医用名称“来苏儿” 。表 1 制造酚醛树脂用的苯酚的技术条件名称 苯酚（又名石炭酸）分子式 C6H5OH外观 有特殊气味的无色结晶，在空

16、气中显粉红色酸碱性 呈弱酸性含量要求 苯酚含量 96%.2.1.2 甲醛甲醛为无色气体，用于制造酚醛树脂的是甲醛的水溶液。甲醛分子式 HCHO 分子量 30.03 气体比重 1.067 即比空气略重液体比重（-20）0.815 熔点-92沸点-21甲醛溶于水和酒精，40%的水溶液医学上称 “福尔马林” ，做防腐剂使用。长期存放的甲醛易聚合沉淀出白色块状物，加入 8-12%的甲醇（CH3OH）可防聚合。甲醛具有强烈的刺激性气味，能刺激眼睛和呼吸道粘膜，并引起皮肤过敏现象。甲醛的技术条件见表 2表 2 甲醛的技术条件名称 甲醛（水溶液）分子式 HCHO分子量 30.03溶解性 能溶于水，最大浓度可

17、达 50%使用要求 甲醛含量 34%，沉淀物1%1.2.1.3 催化剂1.2.1.3.1 碱性催化剂 氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵等都可以做合成酚醛树脂的催化剂生成液体酚醛树脂。磨料磨具行业用的液体酚醛树脂通常是用氢氧化铵作催化剂，因氢氧化铵属于弱碱性。对不耐碱地酚醛树脂影响不大。残留部分在硬化加热时大部分挥发掉了，所以用氢氧化铵作催化剂的酚醛树脂具有较高的强度，耐水性较好。氢氧化钡也是较好的催化剂；而氢氧化钠是一种强碱，残留在磨具的结合剂中对磨具有破坏作用，因此在磨具制造中很少使用氢氧化钠作催化剂的酚醛树脂。苯酚与甲醛生成树脂的反应速度随催化剂的用量增多而加快，但是反应太快则不易控制，通常氢

18、氧化铵的水溶液用量为苯酚的 3-6%。作为催化剂的氢氧化铵含量不小于 17%，比重为 0.88-0.92 g/cm3。1.2.1.3 酸性催化剂 生产粉状的酚醛树脂通常使用盐酸作催化剂。盐酸是氯化氢的水溶液。工业盐酸的氯化氢含量为 25-40%，比重为 1.12-1.20。用量以苯酚为 100%计，盐酸加入量，以纯 HCl 计为 0.1-0.3%。残留在树脂中的盐酸在硬化加热过程中几乎全部挥发掉，对树脂性能没有明显影响。1.2 合成酚醛树脂涂料原料特点1.3 酚醛树脂的发展酚醛树脂也叫电木，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

19、。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。苯酚与甲醛缩聚而得。 1872 年 德 国 化 学 家 拜 尔 首 先 合 成 了 酚 醛 树 脂 ， 1907 年 比 利 时 裔 美 国 人 贝克 兰 提 出 酚 醛 树 脂 加 热 固 化 法 ， 使 酚 醛 树 脂 实 现 工 业 化 生 产 ， 1910 年 德 国柏 林 建 成 世 界 第 一 家 合 成 酚 醛 树 脂 的 工 厂 ， 开 创 了 人 类 合 成 高 分 子 化 合 物的 纪 元 。 由 于 采 用 酚 、 醛 的 种 类 、 催 化 剂 类 别 、 酚 与 醛 的 摩 尔 比

20、的 不 同 可生 产 出 多 种 多 样 的 酚 醛 树 脂 ， 它 包 括 ： 线 型 酚 醛 树 脂 、 热 固 性 酚 醛 树 脂 和油 溶 性 酚 醛 树 脂 、 水 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 、人 造 板 、 铸 造 、 耐 火 材 料 等 。 外 观 直 线 型 酚 醛 树 脂 结 构 图1phenolic resin,简 称 PF.酚 醛 树 脂 ， 固 体 酚 醛 树 脂 为 黄 色 、

21、透 明 、 无 定 形 块 状物 质 ， 因 含 有 游 离 酚 而 呈 微 红 色 ， 比 重 1.251.30， 易 溶 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 。 1.4 醇酸树脂的发展多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（-COO-） ，这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性为聚酯树脂称为醇酸树脂，那个大分子主链上含有不饱和双键的聚酯称为不饱和聚酯，其它不含不饱和双键的聚酯则称为饱和聚酯。这三类聚酯型大分子在涂料工业中都有重要的应用。