酚醛树脂
酚醛树脂
应用
1、酚醛模塑料 2、耐火材料 3、摩擦材料 4、磨具磨料 5、轮胎橡胶 6、电工电子材料 7、酚醛泡沫
谢谢观赏
赵芳波、王思迪、 马胡坚
2013/12/3
酚醛树脂
1、定义 2、原理 3、 特点 4、应用
应用
定义
酚类和醛类的缩聚产物通 称为酚醛树脂，一般常指由苯酚 和甲醛经缩聚反应而得的合成树 脂，它是最早合成的一类热固性 树脂。酚醛树脂是由苯酚和甲醛 在催化剂条件下缩聚、经中和、 水洗而制成的树脂。
其化学式：[C6H3OHCH2]n
原理
根据高分子化合物合成的基本原理， 只有原料的反应官能度为2时才能形成线型 大分子，而若要形成支链以及体型(网状) 结构高分子，原料的官能团必须大于2。 酚醛树脂的合成原料是酚与醛。由 于醛类的反应官能度为2，所以酚的官能度 就起了决定性作用。 酚醛树脂的合成反应分为两步，首 先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合 及缩聚反应。即：加成反应和缩合及缩聚 反应
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。
特点
酚醛树脂是被人类最早合成的一种 树脂。树脂是高分子化合物，所以酚醛树 脂具有高分子化合物的基本特点，即：（1） 分子量（相对分子质量）大，且呈现多分 散性；（2）分子结构有多样性，在不同条 件下可分别制成线型、支链型、网状结构； （3）酚醛树脂处于线型、支链型结构状态， 具有可溶可熔可流动的可加工性，当转变 为体型（三向网状）结构状态，就固化定 型且失去可溶可熔和可加工性；（4）酚醛 树脂如同所有高分子化合物一样不能被加 热蒸发，过高温度只能使其裂解，甚至炭
酚醛树脂
热固性酚醛树脂的固化
固化反应主要形成亚甲基键。 热固性酚醛树脂含有羟甲基，自身具有交联能 力，长期存放亦会逐步缩合，达到完全固化， 但过程非常缓慢。 故需加热或加入一定量的催化剂能是它尽快固 化，达到施工目的。
1.加热固化：145－175℃ 2.有机酸固化:苯磺酰氯、对甲苯磺酰 氯、硫酸乙酯和石油磺酸等。以上四 种固化剂都各有优缺点，为取长补短， 发挥它们各自的优点，也可以采用复 合固化剂。
1.环氧树脂改性的酚醛树脂
用环氧树脂来改性酚醛树脂，可以显著地提高 粘结性能，同时也可降低树脂固化时的收缩性 以及提高固化后产物的韧性和耐碱性。
2.二甲苯改性的酚醛树脂
二甲苯改性的酚醛树脂是由二甲苯甲醛树脂与 苯酚和甲醛反应而得的。固化后的二甲苯改性 的酚醛树脂具有较低的吸水率和较好的耐碱性、 韧性和机械强度。 改性酚醛树脂主要应用于层压和模压的玻璃钢 制品，如玻璃钢阀门、管道和各种配件，以及 玻璃钢层压板等。
酚醛树脂
主讲人：胡友东
酚醛树脂
树脂的概念，种类
酚醛树脂的缩合与固化
应用
酚醛树脂的概念
酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂为酚 醛树脂。
主要的原料是苯酚和甲醛，此外，酚类还有甲酚、
二甲酚、多元酚、乙基苯酚、苯基苯酚、丁基苯酚、戊基苯酚、 双酚A、间苯二酚等；醛类还有乙醛、多聚甲醛、糠醛等。
热固性酚醛树脂的性能与应用
热固性酚醛树脂具有良好的综合性能，如良好 的耐蚀性能，良好的工艺性能，具有良好的耐 热性能，用途广泛，在防腐工程中以涂料、胶 泥、塑料和玻璃钢等多种形式应用。
改性酚醛树脂
为了改善酚醛树脂的某些不良性能，出现了许 多种改性酚醛树脂。事实上，目前在制造酚醛 玻璃钢时很少单纯地使用酚醛树脂，一般都使 用改性酚醛树脂。
酚醛树脂
酚醛树脂1.摘要酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂，有近百年的使用史。
由于酚醛树脂的原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能，耐热性、耐寒性、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。
因此其成为工业部门不可缺少的材料，被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。
2.引言酚醛树脂是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，其中以苯酚和甲醛树脂为最重要。
也是世界上最早由人工合成的，至今仍很重要的高分子材料。
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。
酚醛树脂为热固性树脂，与其它热固性树脂相比，其优点有：(1)固化时不需要加入催化剂、促进剂，只需加热、加压，调整酚与醛的摩尔比与介质pH值，就可得到具有不同性能的产物。
(2)固化后密度小，机械强度、热强度高，变形倾向小，耐化学腐蚀及耐湿性高，是高绝缘材料。
3.1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1.25~1.30，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。
3.2酚醛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。
酚醛树脂
酚醛树脂以酚类与醛类为原料，在催化剂作用下，缩聚而得到的树脂，统称为酚醛树脂。
酚醛树脂是应用于工业上最早的一种合成树脂。
由于它原材料来源丰富，合成工艺简单，成本较低，而且具有良好的化学性能、物理性能、力学性能和电气绝缘性能，具有广泛的用途。
它可以根据不同的使用要求，合成各种使用性能的酚醛树脂，例如，可制成耐热纤维、黏合剂、泡沫塑料等。
酚醛纤维酚醛纤维具有优异的阻燃、抗烧蚀、高热稳定性和吸声等特性，得到了广泛应用。
酚醛纤维是过量的苯酚与甲醛反应生成直线性酚醛树脂，酚醛树脂经熔融纺丝，在酸和醛的混合液中固化形成不溶不熔纤维。
纺出纤维的固化反应，就是此聚合物纤维原丝在酸催化作用下进一步同甲醛发生的加成缩合反应，生成亚甲基桥键-CH2-和亚甲基醚键-CH2OCH2-化合物。
(l)酚醛纤维的制备在草酸催化作用下，使过量苯酚与甲酸反应，合成直线形热塑性酚醛树脂；进一步分馏，制备出软化点130℃、数均分子量2000和游离酚含量小于0.3%的高纯可纺性热塑性酚醛树脂；再经熔融纺丝，纺制成平均直径1Oum的纤维；将初生纤维固定在石墨夹板上，浸入盛有甲醛和盐酸水溶液的固化液的反应器内，按一定的升温速率升温至95℃，进行固化反应，得到酚醛纤维。
甲醛浓度、盐酸浓度、升温速率等因素对固化反应产生影响，最终影响酚醛纤维的性能。
(2)影响酚醛纤维性能的因素初生纤维的熔并温度随着甲醛浓度的增大而依次降低。
其原因在于甲醛与酚醛树脂具有良好的相容性，甲醛的浓度越高，对酚醛树脂的渗透性越强；甲醛对酚醛树脂有显著的溶胀作用，并使其在甲醛浓溶液中的熔点降低。
为提高+CH2OH在纤维内部的扩散速度，在+CH20H马初生纤维的液固反应体系中，选用高浓度的+CH30(18.5%)，即HCHO (37%)与HCl(37%)各50%相混合。
将初生纤维置于18.5%的盐酸溶液中，按10℃／h的速率升温至95℃，并在此温度下恒温2h。
初生纤维在反应结束后变成棕红色纤维，将此反应生成物用热台显微镜和IR进行分析，结果表明，初生纤维经盐酸处理后亚甲基-CH2-和酚羟基-OH吸收峰相对强度减少，出现了新的吸收峰芳香醚键C-O-C和芳香酮键C-C=O。
酚醛树脂
热塑性酚醛树脂是在酸性条件下，由酚类与醛类 化合物经过缩合反应获得的。其中n一般为4～12， 其数值大小与反应物中苯酚的过量程度有关。 在热塑性酚醛树脂分子中不存在着活性很高的 卞羟基，因此在受热是发生软化。固化时，利用树 脂中酚基上未反应的对位活泼氢与甲醛或六甲基四
胺作用，形成不溶不熔的热固性树脂。
OH (n+1) + nHCHO OH CH2 n
OH + nH2O
2、放热反应； 3、产物平均相对分子量600～700 平均含2～10个核体。 4、n 值越大，分支结构越多； 5、苯酚含量越少，在邻、对位上都反应的可能性越大，使分支结构增多，易 出现复杂的交联结构，导致树脂不溶不熔。
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热塑性酚醛树脂的结构和性能特点
松香：主要组成为树脂酸 C19H29COOH 弱酸
特性 1，松香的结晶性 松香加工树脂用于挥发性漆时，会遇到从溶剂中结晶析出 2，松香的氧化 对氧敏感，粉末化更易氧化 3，松香的粘性佳 常做增粘树脂 4，松香的氢化
251
2----1，松香改性的酚醛树脂
松香加工树脂
主要有
1，松香皂
主要做催干剂等
2，松香酯 常用为甘油松香酯和季戊四醇松香酯 3，顺丁烯二酸酐松香加成物 4，松香改性酚醛树脂
+
H2O (1)
+
H2O + CH2O (2)
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4.2热固性酚醛树脂生成原理
工业上生产热固性酚醛树脂时， 常用氨水做碱性催化剂，此时 氨水有两个作用： 1，起催化作用 2，参与树脂生成反应
OH
+
OH CH2O
+
NH3 OH
CH2NH2
CH2O CH2O OH
酚醛树脂概述
酚醛树脂概述酚醛树脂（Phenol-Formaldehyde Resin，PF），也称为电木或电木粉。
酚醛树脂是由酚类化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等）与醛类化合物（如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在碱性或酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的一类聚合物的统称。
它是合成树脂中发现最早、最先实现工业化生产的树脂品种，已有百年历史。
1872年，德国化学家Bayer首先发现酚和醛在酸的存在下可以缩合得到无定形棕红色的不可处理的树枝状产物，但未开展研究；1902年，布卢默（Blumer）用酒石酸作催化剂，得到了第一个商业化酚醛树脂，命名为Laccain，但没有形成工业化规模；1905—1907年，酚醛树脂创始人美国科学家贝克兰（Baekeland）对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，并于1909年提出了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，实现了酚醛树脂的实用化，解决了重大的关键问题。
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，艾尔斯沃思提出用六亚甲基四胺固化热塑性酚醛树脂，并制得性能良好的塑料制品，获得广泛的应用。
1913年，德国科学家阿尔贝特（Albert）发明在苯酚-甲醛酸性缩合物中加松香，制得了油溶性酚醛树脂。
这一发明开辟了酚醛树脂在涂料工业中的应用。
1969年，由美国金刚砂公司开发了以苯酚-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。
酚醛树脂作为三大热固性树脂之一，其产量在合成高分子聚合物中居第五位，在热固性树脂中居第一位。
以选用催化剂的不同，酚醛树脂可分为热固性和热塑性两类。
以酚醛树脂为主要成分并添加大量其他助剂而制得的制品称为酚醛塑料，主要包括PF模塑料制品、PF层压制品、PF泡沫塑料制品、PF纤维制品、PF铸造制品、PF封装材料等。
1.酚醛树脂的生产酚醛树脂的生产可以按两条具有显著差异的工艺路线来生产，即通称为热塑性树脂（又称二步法树脂、线型树脂、Novolak树脂）路线和热固性树脂（又称一步法树脂、甲阶或A阶树脂、Resole树脂）路线，两条工艺路线示意图如图2-12所示。
酚醛树脂
酚醛树脂（一）简介: 名称：酚醛树脂phenolic resin,简称PF。
化学式：颜色：固体酚醛树脂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、蓝等颜色形状：有颗粒、粉末状。
溶解性：不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中化学稳定性：耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。
分类：因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类（二）酚醛树脂合成原理：热固性酚醛树脂的生成原理和制备工艺热固性酚醛树脂的生成原理热固性酚醛树脂的生成条件：碱催化，醛过量。
聚合反应过程：加成反应 缩合反应 加成反应机理：用无机碱或叔胺（没有活性氢）催化时OH+ OHO+ H 2OO+H C O HOCH 2OHH 2OOHCH 2OH+ OHO+H C O HOCH 2HO OCH 2OH在碱性条件下，上述产物组分复杂，为各种羟甲基酚的混合物。
缩合反应机理：当温度进一步升高时，各种羟甲基酚之间发生缩合反应，生成二酚核和多酚核的低聚物。
OHOCH 2+OHHOCH 2OH CH 2OH HOCH 2OCH 2CH 2OHOHOHOHHOCH 2OCH 2OH +H 2O OCH 2OH+H 2O +CH 2O(1)(2)随着反应温度升高，反应时间延长，最后将生成高度交联的体型结构。
工业上生产热固性酚醛树脂时，常用氨水做碱性催化剂，此时氨水有两个作用：① 起催化作用 ② 参与树脂生成反应OH+CH 2O+NH 3OHCH 2NH 222O CH 2CH 2NH+65OHCH 2NH CH 2OH22OHCH 2N CH 2OCH 265OHCH 2N CH 2OHCH 2(3)反应特点：1、碱性介质中，各种羟甲基酚都稳定，加成反应快，缩合反应慢。
2、放热较少，反应进行较缓和。
3、根据反应程度，一般将反应过程分为三个阶段，各阶段产物性质不同。
A 阶段：产物为液体或固体，含较多的羟甲基，极性较强，能全部或部分溶于水中，有时称水溶性树脂或可溶性酚醛树脂。
酚醛树脂
1.简介酚醛树脂（电木），是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。
其中苯酚-甲醛树脂是酚醛树脂中最典型和最重要的一种。
酚醛树脂在制备之初由于其优良的耐热性、绝缘性而被广泛应用与电器材料，这也是酚醛树脂俗称电木的由来。
酚醛树脂根据所采用原料反应官能度、酚与醛的摩尔比及合成反应催化剂的不同可分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两大类产品。
热塑性酚醛树脂在无固化剂促进下具有热可塑性，热固性不需要固化剂也具有自固化特性。
酚醛树脂通过合成时加入不同组分，可获得功能各异的改性酚醛树脂。
2.属性其他属性：耐酸性、耐水性、绝缘性、机械强度优异、易切割加工。
3.应用：酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。
与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良性能。
其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格低廉，是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料。
4．产能情况：2002-2018年中国酚醛树脂产量变化趋势(单位：万吨，%)目前我国约有200多家酚醛树脂生产企业，年产能已达到130万吨，实际生产量约为100万吨。
国内酚醛树脂消费量为110万吨，已占到全球消费量的三分之一，我国已经成为酚醛树脂最大的生产商与消费者。
在国内生产酚醛树脂的诸多企业主要集中在华东地区，尤其是产量较大的厂家集中在江苏、浙江、福建、上海、山东五省市。
年产能靠前的有济南圣泉基团（年产能35万吨，公司拟再扩大高端酚醛树脂23万吨产能。
成为世界最大的酚醛树脂生产企业。
）、辽宁锦城化工（年产能6万吨）、河南邦德化工（年产能3万吨）、山东莱芜润达新材料（年产能3万吨）、新疆美克斯新材料（年产能3万吨）、大石桥市天源炉料化工有限公司（年产能1.5万吨）等。
由于技术的进步，酚醛树脂优良的性价比也使得酚醛树脂也从单纯作为生产酚醛塑料的原材料逐步被应用于诸多工业领域，比如汽车、建筑、铸造、涂料、冶金、电子领域对酚醛树脂的需求量就在逐年增大。
酚醛树脂
酚醛层压板的制造工艺流程图
玻璃布
表面处理
酚醛树脂
配胶
浸胶
玻璃胶布
后处理
加工
裁剪
叠合
脱模
热压
酚醛棉布层压板
酚醛纸层压板
6.3 酚醛树脂涂料
酚醛树脂涂料或酚醛树脂漆是以酚醛树脂或改性酚醛树脂为主 要树脂制成的涂料或酚醛树脂漆。
酚醛树脂用于涂料工业已有70多年的历史，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、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、电器及防化学腐蚀等方面，但酚醛树脂在老化过程中漆膜易 泛黄，因此不宜制造白色和浅色的涂料。
酚醛膜塑料典型配方
原料 质量分数/%
原料 质量分数/%
树脂 固化剂 填料 MgO
35~45 6 45~55 1~2
硬脂酸
1~2
增塑剂
1~2
颜料
1~2
酚醛膜塑料组分及作用
❖ 酚醛树脂: 粘结剂 ❖ 增强材料: 骨架作用，主要采用纤维状增强材
料 ❖ 辅助剂: 包括玻璃纤维表面处理剂、填料、稀释
剂、脱模剂及颜料等。
1905~1907年，酚醛树脂创始人美国 科 学 家 巴 克 兰 （ Baekeland ） 对 酚 醛 树脂进行了系统而广泛的研究，于 1909年提出了关于酚醛树脂“加压、 加热”固化的专利，实现了酚醛树脂 的实用化，有人提议将此年定为酚醛 树脂元年（或合成高分子元年）。
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3、酚醛树脂的特性
❖ 间苯二酚的活性比苯酚高，可以提高固化速 度，在中性条件下甚至可以室温固化。
❖ 单取代苯酚，如邻、对位甲酚或氯代苯酚是 f=2的单体，与苯酚混合时可以适当降低酚醛 树脂的交联密度
酚醛树脂
O
HOCH2
+
醛
O
OH
树
CH2
HOCH2
H
脂
OH
生
O
OH
成
CH2
原
HOCH2
理 •随着反应温度升高，反应时间
延长，最后将生成高度交联的
+ H2O
体型结构。
(1)
OH HOCH2
OH O
CH2 CH2OH
OH
O
OH
CH2
+ H2O + CH2O (2)
酚醛树脂的合成
•反应特点：
热 •1、碱性介质中，各种羟甲基酚都稳定，加成反应快，缩合反应慢。
酚醛树脂
一.什么是酚醛树脂 二.酚醛树脂的合成 三.酚醛树脂分类 四.酚醛树脂的应用
目录
什么
是
酚醛树脂
酚醛树脂,简称PF树脂，酚类化合物与醛类化
合物缩聚而得的树脂为酚醛树脂。
酚醛树脂涂料 酚醛纤维 酚醛胶黏剂
什么是酚醛树脂
酚醛泡沫 其他
酚醛压塑粉 隔热保温材料
什么是酚醛树脂
什么是酚醛树脂
酚醛树脂,简称PF树脂，酚类化
性 •产物结构可简写为
酚
醛
OH
OH OH
树
脂 生 成 原
(n+1)
+ nHCHO
•2、放热反应；
CH2
+ nH2O
n
•3、产物平均相对分子量600～700 ，平均含2～10个核体。
•4、n 值越大，分支结构越多； n一般为4～12，其数值大小与反应物 中苯酚的过量程度有关。
理 •5、苯酚含量越少，在邻、对位上都反应的可能性越大，使分支结构
酚醛树脂
酚醛树脂(一)简介:名称:酚醛树脂phenolic resin,简称PF 。
化学式:颜色:固体酚醛树脂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 形状:有颗粒、粉末状。
溶解性 :不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中 化学稳定性:耐弱酸与弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。
分类:因选用催化剂得不同,可分为热固性与热塑性两类(二)酚醛树脂合成原理:热固性酚醛树脂得生成原理与制备工艺热固性酚醛树脂得生成原理热固性酚醛树脂得生成条件:碱催化,醛过量。
聚合反应过程:加成反应 缩合反应 加成反应机理:用无机碱或叔胺(没有活性氢)催化时O+H C O HOCH 2OHOHCH 2OH+ OHO+H C O HOCH 2HO OCH 2OH在碱性条件下,上述产物组分复杂,为各种羟甲基酚得混合物。
缩合反应机理:当温度进一步升高时,各种羟甲基酚之间发生缩合反应,生成二酚核与多酚核得低聚物。
OHOCH OH CH 2OH HOCH 2OCH 2CH 2OHOHOHOHHOCH 2OCH 2OH +H 2O OCH 2OH+H 2O +CH 2O(1)(2)随着反应温度升高,反应时间延长,最后将生成高度交联得体型结构。
工业上生产热固性酚醛树脂时,常用氨水做碱性催化剂,此时氨水有两个作用:① 起催化作用② 参与树脂生成反应OH+CH 2O+NH 3OHCH 2NH 22CH 2O O CH 2CH 2NH+65OHCH 2NH CH 2OH22OHCH 2N CH 2OCH 265OHCH 2N CH 2OHCH 2(3)反应特点:1、碱性介质中,各种羟甲基酚都稳定,加成反应快,缩合反应慢。
2、放热较少,反应进行较缓与。
3、根据反应程度,一般将反应过程分为三个阶段,各阶段产物性质不同。
A 阶段:产物为液体或固体,含较多得羟甲基,极性较强,能全部或部分溶于水中,有时称水溶性树脂或可溶性酚醛树脂。
酚醛树脂
由于酚醛树脂的氧化降解，大气中的氧与两个酚环之间的次甲基桥形成过氧 化物，酚羟基作用于苯环，使得次甲基邻近的羟基加速氧化。因而将酚醛树脂的 酚羟基醚化、酯化、重金属螯合以及严格固化条件等一系列方法都能提高其耐热 性。现在已有人用硼酸、钼酸或钨酸将酚羟基酯化；用有机硅、稀土元素、氰基 替代酚羟基的氢原子等方法制得耐热性更好的酚醛树脂。
5.1 增韧改性5.2 耐热性5.1 增韧改性增韧途径：
（1）接枝共聚，在酚醛树脂的化学改性方法中，羟基的醚化（O-烷基化）和 C-烷基化(Friedel-Crafts)是普遍采用的方法。两种反应均可增强树脂的柔韧性， 同时也可改善它与其它聚合物及溶剂的相溶性，调节反应活性和工艺性能；
（2）嵌段共聚，在酚核间引入长的亚甲基链及其它柔性基团，是另一种增韧 改性方法；
酚醛树脂
一、酚醛树脂酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂，有近百年的使用史。
由于酚醛树脂原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能，耐热性、耐寒性、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。
因此其成为工业部门不可缺少的材料，被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。
酚醛树脂是以酚类化合物、醛类化合物作原料，在催化剂作用下缩聚而成的高分子化合物，其中以苯酚和甲醛缩聚的酚醛树脂最为重要。
酚醛树脂大体分为热固型和热塑型两大类。
热固性树脂是由苯酚在碱性条件下与过量的甲醛发生反应合成；热塑性树脂是苯酚在酸性条件下与少量的甲醛反应合成。
影响酚醛树脂合成和决定树脂性能的因素有：原料化学结构和单体官能度，酚醛摩尔比，催化剂的性质和反应介质的PH值。
热固性树脂具有活性官能团，在加热和酸的作用下都会固化。
这种自动反应确切解释了热固性树脂在储存过程中，粘度升高，凝胶速度加快的原因。
由于自动反应是热固性树脂内在的本性，温度平均每升高10℃反应速度就会加倍。
所以热固性树脂必须储存再低温条件下，才能尽量延长其保存期。
热塑性树脂需要加入固化剂才能交联。
对于热塑性树脂来说最常用的固化剂就是六次甲基四胺（俗称乌洛托品），已经交联固化的树脂含部分氮，氮来源于乌洛托品。
酚醛树脂从A阶段向B阶段和C阶段转化后形成三维网状结构成为固化。
线性树脂和甲阶分子量小的树脂都能溶熔，因此称此时的树脂为A阶段树脂。
当树脂硬化后，就到凝胶阶段即B阶段。
这个阶段树脂肿胀氮仍可以被溶剂溶解，这就到了C阶段。
随着工业的发展，对高性能材料提出了更高的要求，如较高的分解温度，较好的耐磨性能，足够的韧性和强度等。
由于酚醛树脂在结构上存在弱点：酚羟基和亚基易氧化，因此耐热性受到影响。
普通酚醛树脂在200℃以下能够长期稳定使用，但超过200℃便明显发生变化。
从300℃-360℃起进入热分解阶段，到600℃-900℃释放CO、C02、H2O、苯酚等物质。
酚醛树脂
酚醛树脂1）合成方法酚醛树脂是由酚类，醛类，催化剂合成的。
酚醛树脂分热固性和热固性两种，其合成方法是不一样的。
1.热塑性酚醛树脂的合成：A热塑性酚醛树脂通常情况先是用苯酚与甲醛以摩尔比大于1的用量在较强酸性（pH<3）催化剂如盐酸、苯磺酸存在下缩聚反应制得的。
热塑性酚醛树脂是在酸性介质中，由甲醛于三官能度的酚，如苯酚，间甲酚，间苯二甲酚等，或与双官能度酚，如邻甲酚，对甲酚，2,3-二甲酚等缩聚而成。
采用三管管能度的酚，则酚必须过量，若酚的量少，则也会生产热固性树脂，酚量增加则会使树脂分子量降低。
在酸性介质中，羟甲基与羟甲基或羟甲基与酚环上的氢原子的反应速度，相比醛与酚的加成反应速度略快，热塑性酚醛树脂的生成过程是通过羟甲基衍生物阶段而进行的，同时羟甲基彼此间的反应速度总小于羟甲基与苯酚邻位或对位上氢原子的反应速度。
所以热塑性酚醛树脂主要是由于苯酚多于甲醛，反应生成双羟基苯甲烷（二羟基二苯基甲烷）的中间体，其反应方程式如下热塑性酚醛树脂由于在缩聚过程中甲醛量不足，树脂分子量只能增长到一定程度<1>反应历程在强酸的条件下，甲醛形成正碳离子，攻击苯酚中的电子云密度较高的对位和邻位，生成羟甲基酚，然后与苯酚缩合，形成羟基苯甲烷。
由于缩聚反应速度大于副反应速度，故形成线性树脂，随分子量增大，反应速度减小，达到可逆平衡。
<2>热塑性酚醛树脂的分子结构热塑性酚醛树脂的分子结构与合成方法有关，通常在强酸的条件下，缩聚反应主要是通过酚羟基的对位来实现，因为对位较活泼。
因此，热塑性酚醛树脂分子上的酚环主要是通过对位相连。
<3>反应介质pH值大小的影响副反应和缩聚反应都容易在对位上发生。
pH越小，在邻位上反应性就越大。
邻对位的反应性直接影响到树脂的固化速度。
固化速度的快慢，在工业生产上有很重要的意思，它直接影响到酚醛树脂制品的成型和制品的加工效率。
<4>反应催化剂的种类与用量的影响酸量越多或酸性越强越容易产生正碳离子，则反应速度越大，树脂的平均分子量越高。
酚醛树脂
前言酚醛树脂也叫电木，又称电木粉，英文名称phenolic resin,简称PF，比重1.25~1.30，是酚与醛经聚合制得的合成树脂统称, 原为无色或黄褐色透明物，，因含有游离分子而呈微红色，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。
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。
主要包括：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。
其中以苯酚-甲醛树脂最重要。
酚醛树脂有热塑性和热固性两类。
热塑性酚醛树脂（或称两步法酚醛树脂），为浅色至暗褐色脆性固体，溶于乙醇、丙酮等溶剂中，长期具有可溶可熔性，仅在六亚甲基四胺或聚甲醛等交联剂存在下，才固化(加热时可快速固化)。
主要用于制造压塑粉，也用于制造层压塑料、清漆和胶粘剂。
热固性酚醛树脂（或称一步法酚醛树脂），可根据需要制成固体、液体和乳液，都可在热或（和）酸作用下不用交联剂即可交联固化。
为指导树脂合成和成型加工，常将其固化过程分为A、B、C三个阶段。
具有可溶可熔性的预聚体称作A阶酚醛树脂;交联固化为不溶不熔的最终状态称C阶酚醛树脂；在溶剂中溶胀但又不完全溶解，受热软化但不熔化的中间状态称B 阶酚醛树脂,热固性酚醛树脂存放过程中粘度逐渐增大，最后可变成不溶不熔的C阶树脂。
因此,其存放期一般不超过3～6个月。
热固性酚醛树脂可用于制造各种层压塑料、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、胶粘剂和改性其他高聚物。
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。
酚醛树脂工业的发展史用化学合成的方法得到并被实际应用的第一个合成高分子材科，是美国Baekeland 发明的酚醛树脂，它是世界上人工合成的第一类树脂材料，它具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，而且由于它原料易得，合成方便，已经被工业广泛使用，至今已有百年历史。
酚醛树脂
如控制反应程度较低，可制得平均分子量很低的水溶性酚醛 如控制反应程度较低，可制得平均分子量很低的水溶性酚醛 树脂， 树脂，用作木材胶粘剂 如控制缩聚反应至脱水成半固体树脂，此树脂可溶于醇类溶 如控制缩聚反应至脱水成半固体树脂， 可作为清漆及制备玻璃钢用树脂（醇溶性酚醛树脂） 剂，可作为清漆及制备玻璃钢用树脂（醇溶性酚醛树脂） 如进一步控制反应至脱水制成酚醛固体树脂， 如进一步控制反应至脱水制成酚醛固体树脂，可用作酚醛模 塑料或特殊用的粘合剂等
固化。 固化。
碱催化：：反映初期得到的是一阶酚醛树脂在酚中的溶液， 反映初期得到的是一阶酚醛树脂在酚中的溶液，
如保证酚存在，进一步加热可得二阶酚醛树脂。 如保证酚存在，进一步加热可得二阶酚醛树脂。
酚、醛反应存在中性点
即PH=3.0～3.1时，酚、醛不反应。 PH=3.0～3.1时 醛不反应。
苯酚＋甲醛 苯酚＋
OH CH2
OH CH2
OH CH2
OH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2 OH OH
CH2 OH
CH2 OH
碱催化热固性一阶酚醛树脂固化物的理想结构
(3) 酚、醛类型 酚：不同类型的酚，取代基的不同，会影响其反应活性。 不同类型的酚，取代基的不同，会影响其反应活性。
例如： 例如：
间位由甲基取代的酚类增加了邻、对位的取代活性， 间位由甲基取代的酚类增加了邻、对位的取代活性，从而增加了 与甲醛的反应速率。 与甲醛的反应速率。 邻、对位由甲基取代后，则会减慢与甲醛的反应速率。 对位由甲基取代后，则会减慢与甲醛的反应速率。
3.1.3 热塑性酚醛树脂的合成 1．合成原理
合成条件： 合成条件： 甲醛：苯酚（摩尔比）<1 甲醛：苯酚（摩尔比） 酸催化
酚醛树脂
OH
CH2OH +H
OH CH2OH2
OH
CH2 + H2O
OH
OH
CH2 +
OH CH2
OH +H
3.1热塑性酚醛树脂生成原理
反应特点： 1、酸性介质中，缩合反应比加成反应快，各种羟甲基不稳定，一旦生成，便 以更快的速度进行缩合反应，不存在游离的羟甲基，反应速率∝[ ]； 产物结构可简写为
OH
(n+1)
在热塑性酚醛树脂分子中不存在着活性很高的 卞羟基，因此在受热是发生软化。固化时，利用树 脂中酚基上未反应的对位活泼氢与甲醛或六甲基四 胺作用，形成不溶不熔的热固性树脂。
3.2热固性酚醛树脂的生成原理
热固性酚醛树脂的生成条件：碱催化，醛过量。 聚合反应过程：加成反应
缩合反应
加成反应机理：用无机碱或叔胺（没有活性氢）催化时
返回
基本原料介绍：
常用的酚类化合物：苯酚 甲酚 二甲酚 烷基酚
OH CH3
CH3
OH 等6种异 CH3 构体
f=1
OH
邻叔丁酚（棕黄油状液体）
CH3
OH H3C
对叔丁酚（白针状结晶）
返回
基本原料介绍：
最常用的醛类化合物：甲醛
HCO H
甲醛（又称蚁醛）
物理性质：无色气体，有特殊刺激气味； 易溶于水、醇、二甲苯等中； 水溶液最高浓度达55%，40%的水溶液称福尔马
缩合反应
加成反应机理：苯酚与甲醛反应生成羟甲基酚，邻、对位 均可反应，反应速 度与氢离子浓度成正比。
HO CH2 OH + H
CH2OH + H2O
OH
慢 + CH2OH
酚醛树脂
酚醛树脂性质的合成与应用化工1081 董腾 1081601106一、酚醛树脂性质与重要性能酚醛树脂属于高分子化合物，分子量有几百到几千甚至上万不等，根据树脂的类型有所分别。
酚醛树脂性能有高温性能、粘结强度、高残碳率、低烟低毒、抗化学性等。
二、酚醛树脂的生成和缩聚反应原理酚醛树脂是由苯酚和甲醛的缩聚而成，缩聚反应是指单体间相互反应，生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。
酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。
反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。
反应的方程式可以表示为：如果采用不同的催化剂，苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚，使分子链之间发生交联，生成体型酚醛树脂，如图：体型酚醛树脂绝缘性很好，是用作电木的原料。
另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。
酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。
即：（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：等等。
三、酚醛树脂的合成及生产工艺1、酚醛树脂的合成酚醛树脂的合成制备受很多因素影响，其中原料摩尔比、催化剂种类和用量、反应温度和投料方式、原料的化学结构等，对酚醛树脂的反应速度、产物结构和质量都有很大影响。
（1）、催化剂的影响催化剂的性质、种类、用量对树脂反应速度、固化速度和产物都有影响。
酸性或碱性催化剂都可加快羟甲基化速度。
PH值为4时反应速度最慢。
随着H+浓度增加亚甲基化速度加快固化速度亦快。
碱性催化剂对亚甲基化速度影响不大。
苯酚与甲醛无论摩尔比大小在碱性催化剂作用下都能生成热固性酚醛树脂。
酸性催化下甲醛被活化亚甲基化反应速度大于羟甲基化反应速度生成线型热塑性酚醛树脂。
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酚醛树脂化学品安全技术说
明书
第一部分：化学品名称化学品中文名称：酚醛树脂 化学品英文名称：phenolic resin 技术说明书编码：284CAS No.：9003-35-4 分子式：分子量：第二部分：成分/组成信息有害物成分含量CAS No.第三部分：危险性概述健康危害：接触加工或使用本品过程中所形成的粉尘，可引起头痛、嗜睡、周身无力、呼吸道粘膜刺激症状、喘息性支气管炎和皮肤病，还可发生肾脏损害。
空气环境分析发现苯酚、甲醛和氨。
在缩聚过程中，可发生甲醛、酚、一氧化碳中毒。
燃爆危险：本品易燃，具刺激性。
第四部分：急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难，给输氧。
如呼吸停止，立即进行人工呼吸。
就医。
食入：饮足量温水，催吐。
就医。
第五部分：消防措施危险特性：易燃，遇明火、高热能燃烧。
受高热分解放出有毒的气体。
粉体与空气可形成爆炸性混合物, 当达到一定浓度时, 遇火星会发生爆炸。
有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法：喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。
灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。
第六部分：泄漏应急处理
有害物成分 含量 CAS No.:
应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。
切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。
若是液体。
尽可能切断泄漏源。
防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏：用干燥的砂土或类似物质吸收。
大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。
用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。
用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。
若是固体，收集于干燥、洁净、有盖的容器中。
然后在专用废弃场所深层掩埋。
若大量泄漏，收集回收或运至废物
第七部分：操作处置与储存
操作注意事项：密闭操作。
密闭操作，提供良好的自然通风条件。
操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。
建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服。
远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。
使用防爆型的通风系统和设备。
防止蒸气泄漏到工作场所空气中。
避免与氧化剂接触。
搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。
配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
倒空的容器可能残
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
保持容器密封。
应与氧化剂分开存放，切忌混储。
配备相应品种和数量的消防器材。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
第八部分：接触控制/个体防护
中国M AC(mg/m3)：6(酚基塑料)(mg/m3),0.1(按苯酚
计)(mg/m3),0.05(按甲醛计)(mg/m3)
前苏联M AC(mg/m3)：0.1(按苯酚计)(mg/m3),0.05(按甲醛
计)(mg/m3)
TLVT N：未制定标准
TLVW N：未制定标准
工程控制：密闭操作。
提供良好的自然通风条件。
呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可
佩戴自吸过滤式防尘口罩。
眼睛防护：必要时，戴化学安全防护眼镜。
身体防护：穿防静电工作服。
手防护：戴一般作业防护手套。
其他防护：工作现场严禁吸烟。
保持良好的卫生习
惯。
第九部分：理化特性
外观与性状：根据化学结构和分子量大小的不同, 有
液体或固体之分。
熔点(℃)：无资料
沸点(℃)：无资料
相对密度(水=1)：无资料
相对蒸气密度(空气=1)：无资料饱和蒸气压(kPa)：无资料燃烧热(kJ /m ol )：无资料临界温度(℃)：无资料临界压力(MPa)：无资料辛醇/水分配系数的对数值：无资料闪点(℃)：无资料引燃温度(℃)：420(粉云)爆炸上限%(V /V)：无资料
爆炸下限%(V /V)：20主要用途：用作层压塑料、压塑粉、玻璃纤维增强塑料和胶合工业、涂料工业粘合剂等。
第十部分：稳定性和反应活性禁配物：强氧化剂。
第十一部分：毒理学资料LD 50：无资料L C50：无资料第十二部分：生态学资料第十三部分：废弃处置废弃物性质废弃处置方法：处置前应参阅国家和地方有关法规。
建议用焚烧法处置。
第十四部分：运输信息危险货物编号：32197 U N编号：1866包装类别：O 52包装方法：小开口钢桶；薄钢板桶或镀锡薄钢板桶（罐）外花格箱；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；镀锡薄钢板桶（罐）、金属桶（罐）、塑料瓶或金属软管外瓦楞纸运输注意事项：运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
夏季最好早晚运输。
运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。
严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。
运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。
中途停留时应远离火种、热源、高温区。
装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。
铁路运输时要禁止溜放。
严禁用木船、水泥船第十五部分：法规信息急性毒性：这部分暂无资料
法规信息：化学危险物品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则(化劳发[1992]677号)，工作场所安全使用化学品规定([1996]劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)将该物质划为第3.2 类中闪点易燃液体。