一般指苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂
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
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。
文库最新发布:酚醛树脂
2.4 热塑性树脂
• 热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的 有机高分子化合物。
• 这一类树脂的特点是遇热软化或熔融而处 于可塑性状态,冷却后又变坚硬,而且这 一过程可以反复进行。
热塑性树脂
典型代表性热塑性树脂如聚烯烃、氟树 脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、 聚丙烯-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯-丙烯腈 等。
热塑性树脂
这类塑料虽有许多优点,但仍有不少不 足之处,如强度、硬度、耐热性、尺寸精 度等较低,热膨胀系数较大,力学性能受 温度影响较大,蠕变、冷流、耐负荷变形 较大等。
热塑性树脂
用玻璃纤维增强热塑性树脂而制得的 热塑性玻璃纤维增强复合材料,不仅可使 上述缺点得到不同程度的改善,还可使某 些性能达到或超过热固性玻璃纤维增强复 合材料的水平,而且仍可以用一般注射方 法成型。纤维的含量通常在20%~40%。
三、酚醛树脂的性能特点
• 密度低,强度较高,具有很高的热强度。 • 价格低廉。 • 工艺性能好,有甲、乙、丙三个阶段,生
产的调节和控制较方便。 • 耐火焰性好。 • 有较好的电性能。
四、酚醛树脂的应用
• 电绝缘材料 • 制备复合材料 • 用于隔热,耐高温 • 制备发泡蜂窝材料 • 胶粘剂
火箭
• 运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工 具,是星际间航行的唯一交通员。因为它 靠自身携带的燃料产生的喷气反作用力飞 行,而不是像气球要靠空气的浮力,飞机 要靠空气的升力飞行,有没有空气对它来 讲无所谓,没有空气时它受到的阻力小, 飞起来反而更“惬意”。所以,到没有空 气的宇宙空间去,非它莫属。
的耐热性、尺寸稳定性、抗蠕变、尺寸公 差小。
1、热固性酚醛树脂
原料:苯酚和甲醛 条件:甲醛过量
以碱为催化剂 特点:含有羟甲基结构,可自固化
酚醛树脂
1.酚醛树脂就是一类由酚类化合物与醛类化合物缩聚而成,其中以苯酚与甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。
2、酚醛树脂的历史1872年,德国化学家拜耳(A. Baeyer)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壮产物,但未开展研究;1902年,布卢默(L. Blumer)用酒石酸135份作催化剂,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)。
3、酚醛树脂的特性原料价格便宜,生产工艺简单而成熟,制造及加工设备投资少,成型加工容易;树脂既可混入无机填料或有机填料做成膜塑料,也可浸渍织物制层压制品,还可以发泡; 制品尺寸稳定;耐热、耐燃,可自灭,电绝缘性能好,但耐电弧性差; 化学稳定性好,耐酸性强,但不耐碱。
4.酚醛树脂的分类由于采用酚、醛的种类、催化剂类别、酚与醛的摩尔比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。
5.热塑性酚醛树脂的制备线性酚醛树脂是甲醛和苯酚以0.75-0.85:1的摩尔比聚合得到的,常以草酸或硫酸作催化剂,加热回流2-4h ,聚合反应就可以完成。
催化剂的用量为每100份苯酚加1-2份草酸或不足1份的硫酸。
由于加入甲醛的量少,只能生成低分子量线性聚合物。
反应混合物在高温脱水、冷却后粉碎,混入5%-15%的六亚甲基四胺,加热即迅速发生交联。
本实验采用酸催化,其反应机理及方程式如下:CHO H +CH HHO+OHCH 2OHOHH 2COHCHH O OH+n nOHH 2Cnn +H 2O(在酸性催化剂存在下,甲醛与过量的苯酚(其摩尔比约为6:7或5:6)反应生成热塑性酚醛树脂,其反应过程如下:苯酚和甲醛之间首先发生加成反应得一羟甲基苯酚:在酸性介质条件下,一羟甲基苯酚很活泼,它很快与另一苯酚分子上的邻、对位的氢原子发生脱水反应(缩合反应),以次甲基桥连接起来:因为反应可以发生在邻位和对位,故产物是各种不同位置的异构体的混合物,它们还可以继续与甲醛和苯酚反应。
酚醛树脂的合成、固化及其应用解析
酚醛树脂的合成、固化及其应用解析酚醛树脂,通常指的是由苯酚和甲醛在催化剂的作用下缩聚而成的高分子聚合物。
这类树脂是最早合成的一类热固性树脂。
依据其结构和性质,酚醛树脂可以分为不同类型,包含线性酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。
酚醛树脂具有出色的耐酸性、力学性能、耐热性能等特点,因此在制造清漆、绝缘料子、耐腐蚀涂料等领域有着广泛的应用。
其中,酚醛树脂最显著的特点之一是其出色的耐高温性。
即使在极端高温条件下,酚醛树脂仍能保持其结构的完整性和尺寸的稳定性。
另外,酚醛树脂可以溶解于乙醇、丙酮等溶剂中,具有可溶可熔性。
只有在引入交联剂,如六亚甲基四胺或聚甲醛等时,酚醛树脂才会发生固化(加热时快速固化)。
经过交联后,酚醛树脂能够防范各种化学物质的侵蚀,包含汽油、石油、醇、乙二醇以及各种碳氢化合物。
酚醛树脂是一类紧要的高分子料子,其合成和应用领域广泛。
本文将深入探讨酚醛树脂的合成固化方法、性质特点以及不同类型的应用。
酚醛树脂的合成和固化酚醛树脂的合成和固化过程遵奉并听从着体型缩聚反应的规律。
通过掌控不同的合成条件,如酚和醛的比例、催化剂类型等,可以得到两类酚醛树脂:热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂。
热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂包含了具有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂。
在合成过程中,假如不进行特殊的掌控,体型缩聚反应将进行到形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂。
热固性酚醛树脂的漆膜在烘烤后相当坚硬,具有出色的防潮性、绝缘性能,适用于多种应用,如胶合层压制品。
热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂不同,热塑性酚醛树脂是线性树脂,不会在合成过程中形成三向网络结构,因此需要在进一步的固化过程中加入固化剂。
这两类树脂的合成和固化原理不同,因此其分子结构也不同。
依据反应程度的不同,酚醛树脂可以分为甲阶树脂、乙阶树脂和丙阶树脂三个阶段。
甲阶树脂是合成后的树脂初级产物,可以呈现液体、半固体或固体状态,受热后能快速熔化。
酚醛树脂化学品安全技术说明书MSDS
标识
中文名:
酚醛树脂英文名:Phenolic resin
分子式:
分子量:
CAS号:
9003—35—4RTECS号:
UN编号:
1866危险货物编号:32197
理化性质
外观与性状:
是由苯酚和甲醛经缩聚反应制成的聚合物。根据化学结构和分子量大小的不同,有液体和固体之分。
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。
熔点(℃):
沸点(℃):
相对密度(水=1):
相对密度(空气=1):饱和蒸汽压(kPa):
溶解性:
临界温度(℃):
临界压力(MPa):燃烧热(kj/mol):
燃烧爆炸危险性
燃烧性:
可燃
闪点(℃):
无资料自燃温度(℃):引燃温度(℃):420(粉
爆炸下限(V%):
20(g/m3)爆炸上限(V%):无资料
侵入途径:
吸入食入
毒性:
健康危害:
吸入本品粉尘,可引起头痛、嗜睡,周身无力、呼吸道粘膜刺激症状、喘息性支气管炎及皮肤病,还可能出现肾脏病。在缩聚过程中,还可发生甲醛、酚、一氧化碳等中毒。
急救
皮肤接触:
脱去污染的衣着,用肥皂水及清水彻底冲洗。
眼睛接触:
立即翻开上下眼睑,用流动清水冲洗15分钟。就医。
吸入:
脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时,立即进行人工呼吸。就医。
食入:
误服者用水漱口,就医。
防护措施
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:
一般不需特殊防护,但建议特殊情况下,佩带防尘口罩。
眼睛防护:
酚醛树脂论文
论文格式要求一、基本要求纸型:A4纸单面打印字体:中文全部用宋体,英文全部用Times New Roman页面设置:页边距上2.54cm,下2.54cm,左3.0cm,右2.0cm行距:多倍行距,1.3倍,段前段后都为“0行”中文摘要:摘要单独放一页,“摘要”两个字居中,三号加粗居中内容字号与正文字号一致关键词:“关键词”(小四号加粗居左)3~5个(小四号不加粗),之间用一空格隔开(备注:英文摘要要求同中文摘要)二、正文:正文另起一页,正文用小四。
一级标题小三号加粗居左,二级标题四号加粗居左,三级标题小四加粗居左,若有四级标题,同样小四加粗居左。
“致谢”另起一页居中。
另外,从摘要开始插入页码。
三、前言的要求:前言不单独占一页,后应紧跟正文其它内容。
如果前言内容较多,“前言”前可加级标题1,并且居左,如果内容就一两段话,可以不写“1前言”等字,直接放一两段话即可。
页眉:1.5cm,论文题目(小五居中)页脚:1.75cm(页码五号居中)四、目录“目录”三号加粗居中,行距1.3倍,各级标题均采用小四号,不出现四级标题,摘要及一级标题需加粗,其余不要加粗。
格式如下:目录摘要 1 1 前言 1 1.1主要营养素及食物来源 1 1.1.1蛋白质 1 1.1.2糖类 1参考文献 1 致谢 1五、参考文献:另起一页,“参考文献”三号加粗居中内容格式如下:M表示论著,J表示期刊[1] 李昌珠, 蒋丽娟, 程树棋. 生物柴油-绿色能源[M]. 北京:化学工业出版社, 1988.[2] 高玉峰,刘艳荣,郑纪宁.大学生十余年膳食结构变化[J].承德医学院学报,2001,18(22):130.六、致谢:另起一页,“致谢”三号加粗居中七、装订顺序1封皮2毕业设计任务书3目录4摘要5正文6参考文献7致谢8评审表一、评审表二、答辩情况记录、总成绩评定表、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。
酚醛树脂的合成实验报告
一、实验目的1. 了解酚醛树脂的合成原理及过程;2. 掌握酚醛树脂的制备方法及工艺条件;3. 探究不同反应条件对酚醛树脂性能的影响。
二、实验原理酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸性或碱性催化剂的作用下,通过缩聚反应生成的一种热固性树脂。
在酸性条件下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂;在碱性条件下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。
本实验采用碱性催化合成酚醛树脂,通过调节反应条件,合成出具有良好性能的酚醛树脂。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:苯酚、甲醛、氢氧化钠、六亚基四胺、硼酸、豆油、顺丁烯二酸酐等;2. 实验仪器:三口烧瓶、回流装置、水溶锅、搅拌器、温度计、pH计、分析天平、滴定管、玻璃棒等。
四、实验步骤1. 称取苯酚117g与75.6g硼酸反应,制备硼酸酚脂;2. 将甲醇152g、氢氧化钠6.2g加入装有回流装置的三口烧瓶中,混合搅拌后,用水溶锅控制温度为90℃左右进行加热;3. 在500mL三颈瓶中加入85.7g精制豆油,搅拌,加热至120℃,一次加入顺丁烯二酸酐15.9g,升温至190~200℃时,保温2h;4. 测定反应后溶液的溶水比,合格后降温出料;5. 在500mL三颈瓶中加入85.7g精制豆油,搅拌,加热至120℃,一次加入顺丁烯二酸酐15.9g,升温至190~200℃时,保温2h;6. 测定水溶性并分析酸值,加入自制的酚醛树脂82.7g,升温至230~240℃时,保温1h;7. 取样测水溶性并分析酸值,酸值在30~40mgKOH/g之间并水溶时,降温至200℃反应1h关炉;8. 反应后的产物用草酸调整其pH值为7.5左右,然后过滤脱盐;9. 向溶液中加入10g左右的六亚甲基四胺,适当加热搅拌使六亚甲基四胺完全溶解,即制得水溶性改性酚醛树脂涂料。
五、实验结果与分析1. 反应温度对酚醛树脂性能的影响:实验结果表明,随着反应温度的升高,酚醛树脂的固化速度加快,但性能略有下降。
在90℃左右时,酚醛树脂的性能较好。
半导体级酚醛树脂
半导体级酚醛树脂半导体级酚醛树脂是一种高分子化合物,由苯酚和甲醛两种重要原料通过缩聚反应而成。
在半导体工业中,酚醛树脂具有很好的耐热性、耐酸性和耐氧化性,因此被广泛应用于半导体器件和组件中,如导电油、光导纤维、电解电容器等。
本文将从合成方法、应用领域以及发展趋势等方面对半导体级酚醛树脂进行介绍。
一、合成方法1.原料选择在合成酚醛树脂时,苯酚和甲醛是两种常用的原料。
它们都具有很好的溶解性和挥发性,可以通过煤油或丙酮等有机溶剂进行提取。
为了获得更高纯度的原料,我们需要使用纯度较高的硫酸铵或硫酸铜进行提取,以保证反应物的纯度。
2.合成路线目前,最常见的合成酚醛树脂的方法是由苯酚和甲醛合成。
具体合成路线有直接苯酚法、间歇法等多种。
其中,直接苯酚法具有工艺简单、原料易得等优点,但产物收率较低;间歇法则具有产物收率高、分子量分布均匀等优点,但操作过程较复杂。
3.反应条件控制为了获得具有良好性能的酚醛树脂,我们需要控制反应条件,如反应温度、反应时间、反应压力等。
通常情况下,反应温度在120℃~180℃之间,反应时间为1~4小时。
在实际生产中,反应条件的变化会直接影响产物的性能。
二、应用领域1.光电子器件在光电子器件中,半导体级酚醛树脂具有很好的耐热性、耐酸性和耐氧化性,因此被广泛应用于光导纤维、光电子开关、光电二极管等器件中。
它可以用于对光信号进行传输和处理,同时还可以对光信号进行衰减,保证光信号传输的质量和稳定性。
2.半导体器件在半导体器件中,半导体级酚醛树脂同样具有重要作用。
如导电油、电解电容器、绝缘油等,可以用于保护器件、降低器件的摩擦系数等,以提高器件的性能和可靠性。
3.电解电容器在电解电容器中,半导体级酚醛树脂可以作为绝缘层,用于隔离电容器正负极之间的空间,以提高电解电容器的绝缘性能和电容值。
此外,还可以作为电容层,用于制作动态电容器等。
三、发展趋势随着科学技术的不断发展,半导体级酚醛树脂在材料性能和应用领域也在不断拓展。
甲醛 苯酚 聚合反应 酚醛树脂
甲醛苯酚聚合反应酚醛树脂甲醛与苯酚的聚合反应:酚醛树脂的形成甲醛和苯酚之间的聚合反应产生酚醛树脂,这是一种广泛应用于各种工业和消费品的热固性聚合物。
了解其反应机制对于理解和优化酚醛树脂的性能和应用至关重要。
甲醛和苯酚的缩聚反应聚合反应始于甲醛和苯酚之间的缩聚反应,涉及两个苯酚分子与一个甲醛分子的反应。
在酸性催化剂的存在下,苯酚的羟基与甲醛的羰基反应,形成羟基甲基苯酚(HMP),这是一种带有羟基和甲基的苯酚衍生物。
缩聚物链的增长HMP分子作为聚合反应中的活性中间体,可以进一步与苯酚或甲醛分子反应,产生聚合物的链。
随着反应的进行,聚合物链不断增长,形成具有交联结构的网状网络。
交联与固化随着聚合物链的生长,苯酚环之间的反应导致交联,形成三维网络结构。
这赋予酚醛树脂强度和刚性。
交联过程的一个关键方面是甲酚基团(-CH2OH)的形成,它充当反应性位点,进一步促进聚合链的生长和交联。
酚醛树脂的性质酚醛树脂因其独特的性质而受到重视,包括:高强度和刚度:交联网络赋予酚醛树脂出色的机械性能。
耐热性:酚醛树脂具有高玻璃化转变温度(Tg),使其能够承受高温而不变形。
耐化学性:酚醛树脂对大多数酸、碱和有机溶剂具有良好的耐受性。
电绝缘性:酚醛树脂具有优异的电绝缘性,使其适用于电气应用。
酚醛树脂的应用酚醛树脂广泛应用于各种工业,包括:粘合剂:酚醛树脂用于制造胶合板、刨花板和复合材料。
塑料:酚醛树脂用于生产塑料部件,如电器外壳、汽车部件和管道。
涂料:酚醛树脂用作涂料中的粘合剂和树脂,提供耐用性和耐腐蚀性。
发泡塑料:酚醛树脂用作发泡塑料中的树脂,具有良好的绝缘性和防火性。
酚醛树脂因其优越的性能和广泛的应用而成为工业和消费品中的重要材料。
了解甲醛和苯酚聚合反应的机制对于优化酚醛树脂的性能和开发其新应用至关重要。
酚醛树脂合成原理
酚醛树脂合成原理
酚醛树脂是一种重要的热固性树脂,它是通过苯酚和甲醛的缩聚反应合成而成的。
酚醛树脂的合成原理主要包括以下几个步骤:
1.溶胶的形成:将甲醛和苯酚以适当的物质摩尔比混合在一起,加入酸性或碱性催化剂,形成溶胶。
溶胶中的甲醛和苯酚分子起到开环反应的作用,催化剂增加了反应速率。
2.缩聚反应:在催化剂的作用下,溶胶中的苯酚分子进行缩聚
反应,形成芳香环和缩聚单元。
这个过程是通过芳香羧酸的羟基与芳香醛的CHO基团进行缩合反应而实现的。
缩聚反应过
程中,甲醛发生自身缩聚,形成甲醛二聚体和多聚体。
3.交联反应:在合适的温度和压力条件下,甲醛和苯酚的缩聚
产物进行交联反应,形成三维网状结构。
这个过程中,缩聚产物之间的甲醛缩聚物通过甲醛的CHO基团与缩聚产物的芳香
羧酸基团之间的交联反应,形成网络结构。
4.固化:在适当的温度下,酚醛树脂进行固化反应,形成硬化
的固体。
在固化过程中,缩聚产物之间的交联结构进一步加强,形成强度较高的固体树脂。
酚醛树脂合成原理的实质是甲醛与苯酚之间的缩聚反应和交联反应。
这些反应通过催化剂的存在和适当的温度压力条件下进行,最终形成具有特定性能和应用价值的酚醛树脂。
酚醛树脂的性质和作用
酚醛树脂的性质和作用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。
酚醛树脂虽然是最老的一类热固性树脂,但由于它原料易得,合成方便,以及酚醛树脂具有良好的机械强度和耐热性能,尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能,而且树脂本身又有广泛改性的余地,所以目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。
酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面(空间飞行器、火箭、导弹等)作为瞬时耐高温和烧蚀的结构材料有着非常重要的用途。
酚醛树脂的合成和固化过程完全遵循体型缩聚反应的规律。
控制不同的合成条件(如酚和醛的比例,所用催化剂的类型等),可以得到两类不同的酚醛树脂:一类称为热固性酚醛树脂,它是一种含有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂,如果合成瓜不加控制,则会使体型缩聚反应一直进行至形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂,因此这类树脂又称为一阶树脂;另一类称为热塑性酚醛树脂,它是线型树脂,在合成过程中不会形成三向网络结构,在进一步的固化过程中必须加入固化剂,这类树脂又称为二阶树脂。
这两类树脂的合成和固化原理并不相同,树脂的分子结构也不同。
酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性或其它物理性能,提高它对纤维增强材料的粘结性能并改善复合材料的成型工艺条件等。
改性一般通过下列途径:一、封锁酚羟基。
酚醛树脂的酚羟基在树脂制造过程中一般不参加化学反应。
在树脂分子链中留下的酚羟基容易吸水,使固化制品的电性能、耐碱性和力学性能下降。
同时酚羟基易在热或紫外光作用下生成醌或其它结构,造成颜色的不均匀变化。
二、引进其它组分。
引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性较好的组分,分隔或包围羟基,从而达到改变固化速度,降低吸水性的目的。
引进其它的高分子组分,则可兼具两种高分子材料的优点。
1、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂。
工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂,它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力,改善酚醛树脂的脆性,增加复合材料的力学强度,降低固化速率从而有利于降低成型压力。
酚醛树脂的合成原理
酚醛树脂的合成原理
酚醛树脂的合成原理是通过酚醛缩聚反应来实现的。
酚醛缩聚是一种聚合反应,通常使用酚(如苯酚)和醛(如甲醛)作为单体。
合成酚醛树脂的过程可以分为以下几个步骤:
1. 酚和醛的酰化反应:酚醛树脂的合成一般从酚和醛的酰化反应开始。
在酚和醛的存在下,通过酸催化(如溴化氢或硫酸等)使醛的羰基与酚的羟基发生反应,形成酚醛缩聚物的中间产物——酚甲醛。
2. 酚甲醛的缩聚反应:酚甲醛在催化剂作用下进行缩聚反应,生成高分子量的聚合物。
催化剂常用的有酸性催化剂(如硫酸、氢氯酸等)和碱性催化剂(如氢氧化钠、氢氧化钾等)。
3. 聚合反应的进行:在缩聚反应中,酚甲醛分子间的酸催化剂或碱催化剂会诱导聚合反应的进行,使得聚合物的分子量不断增大。
酚醛树脂的聚合物可以是线性的,也可以是交联的。
线性聚合物可以通过调节反应条件(如反应温度和催化剂浓度等)来控制分子量。
4. 清除催化剂:在合成过程中,催化剂残留在聚合物中可能会影响酚醛树脂的性能和稳定性。
因此,在合成结束后,需要对聚合物进行水洗或中和处理,以去除残留的催化剂。
通过以上步骤,酚醛树脂的合成即可完成。
合成得到的酚醛树
脂具有优良的耐热性、耐化学品性和机械性能,广泛应用于涂料、胶粘剂、塑料、复合材料等领域。
酚醛树脂种类
酚醛树脂种类酚醛树脂是一种重要的合成树脂,具有优异的物理化学性质和广泛的应用领域。
根据不同的制备方法、原材料以及应用领域,酚醛树脂可以分为多种类型。
本文将从以下几个方面介绍酚醛树脂的种类。
一、制备方法1.缩聚法酚醛树脂缩聚法是指将甲醛和苯酚等芳香族羟基化合物在碱性催化剂存在下进行缩聚反应制备的酚醛树脂。
该方法制备出的产品具有高度交联度、硬度和耐磨性,常用于制备电器零件、机械零件等。
2.加成法酚醛树脂加成法是指将苯乙烯等单体与甲醛在碱性催化剂存在下进行加成反应得到的高分子化合物,再与苯乙烯等单体共聚合得到的复合材料。
该方法制备出的产品具有较低交联度、柔软度和强度,常用于制备塑料制品、涂料等。
二、原材料1.苯酚醛树脂苯酚醛树脂是指以苯酚为主要原料制备的酚醛树脂。
该种树脂具有高硬度、高强度、高温度稳定性等优点,常用于制备电器零件、汽车零件等。
2.甲基化苯酚醛树脂甲基化苯酚醛树脂是指在苯酚的基础上加入甲基化剂(如甲醇)进行反应制备的树脂。
该种树脂具有更好的耐热性和耐水性,常用于制备电器零件、建筑材料等。
三、应用领域1.电器领域由于其良好的绝缘性能和耐热性能,酚醛树脂被广泛应用于电器领域,如制作电器插头、开关等。
2.建筑领域在建筑领域中,由于其较好的耐水性和抗紫外线能力,因此可将其用于制作外墙涂料和防水涂料等。
3.机械领域酚醛树脂具有高硬度、高强度和耐磨性等特点,常用于制作机械零件、轴承等。
总结:酚醛树脂是一种重要的合成树脂,具有优异的物理化学性质和广泛的应用领域。
根据不同的制备方法、原材料以及应用领域,酚醛树脂可以分为多种类型。
在电器领域、建筑领域和机械领域中均有广泛的应用。
酚醛树脂与塑料介绍
酚醛树脂与塑料介绍酚醛树脂(Phenolic resin)是一种以酚类(主要是苯酚)与醛类(主要是甲醛)经缩聚而制得的合成树脂。
根据其工艺配方不同又分为热固性酚醛树脂和线型热塑性酚醛树脂两大类。
它是合成树脂中最早被发现并最先实现工业化生产的塑料品种。
酚醛树脂用途广泛,可制成模塑料,层压制品、铸造树脂、涂料、胶粘剂、泡沫塑料、摩擦材料等。
由于其原料易得,价廉、综合性能也较好,因此在各应用领域仍受到青睐。
但酚醛树脂在性能上也有其不足之处,如性脆、色暗等。
通过不断改性和发展新品种,尤其是开发了热固性树脂与塑料的注射成型,并出现了片状或型料(SMC)的成型方法以及各种改性的酚醛塑料品种,其性能得到了改善。
新发展的酚醛工程塑料主要用于耐高温、高强度场合,可用于汽车工业的金属替代品,小型马达部件计算机盒、线圈绕轴和接插件等。
尖端复合材料主要用于火箭发动机喷管,宇航和火车内装饰材料等。
1酚醛树脂种的应用1.1通用酚醛树脂热塑性酚醛树脂(novolac)主要用于制造模塑粉,也用于制造层压塑料、清漆和胶粘剂。
热固性酚醛树脂主要用于制造层压塑料、表面被覆材料、刹车片衬里、铸塑料、泡沫塑料(包括微球泡沫塑料)、烧蚀材料、涂料、木材浸渍剂、胶粘剂及其他改性高聚物。
(1) 模塑粉生产酚醛模塑料的模塑粉是酚醛树脂的一种主要用途。
树脂大多采用固体热塑性酚醛树脂,也有少量用热固性酚醛树脂者。
采用辊压片、螺旋挤出法或乳液法使树脂浸渍填料并与其他助剂混合均匀,再经粉碎过筛即得。
其性能因填料种类而异。
模塑粉可采用模压、模塑和注射成型等方法制成各种塑料制品。
主要用于制造开关、插座、插头等电器零件,以及日用品及其他工业制品。
(2) 增强酚醛塑料是以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。
其力学强度高,综合性能好,可以进行机械加工。
以纸、棉布、玻璃布、石棉布、木材片等片状填料浸渍甲阶酚醛树脂,干燥后热压成型的酚醛层压塑料,既可用于装饰板也可用于线路板等工业领域。
酚醛树脂胶黏剂
酚醛树脂的改性,可以将柔韧性好的线型高分子化
合物(如合成橡胶、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺树脂等)混入酚 醛树脂中;也可以将某些黏附性强的,或者耐热性好的 高分子化合物或单体与酚醛树脂用化学方法制成接枝或 嵌段共聚物,从而获得具有各种综合性能的胶黏剂。
研究较多的是利用三聚氰胺、尿素、木质素、聚乙
烯醇、间苯二酚等物质对其进行改性。
各种酚的反应活性
酚类 3 , 5二甲酚
间甲酚 2 , 3 , 5三甲酚
苯酚 3 , 4二甲酚 2 , 5二甲酚
对甲酚
邻羟苯甲醇 邻甲酚
2 , 6二甲酚
比较速率(以苯酚为1) 7.75 2.88 1.49 1.00 0.83 0.71 0.35 0.34
0.26 0.16
二、酚与甲醛的摩尔比
只有当酚与醛的物质的量的比小于1时,才能形成一 定数量的多羟甲基酚,由多羟甲基酚进一步反应形成的 线型结构树脂在胶合时才能形成体型结构的树脂,而用 作胶黏剂的酚醛树脂均为热固性树脂,一般物质的量的 比的范围为苯酚:甲醛=1:(1.4~2.5)。
(1)催化剂对反应速度的影响 酚与醛的反应速度与 反应介质pH值有很大关系,当pH值为4~5时,pH值的变 化对反应速蔓的影响很小;pH值小于4时,反应为酸催化 类型,反应速度与H+的浓度成正比,即与pH值成反比; pH值大于5时,反应为碱催化类型,反应速度与OH—的浓 度成正比,即与pH值成正比。
3.1 三聚氰胺改性酚醛树脂胶黏剂 利用三聚氰胺与苯酚、甲醛反应可生成耐候、耐磨、 高强度及稳定性好的、可以满足不同要求的三聚氰胺-苯 酚—甲醛(MPF)树黏剂 人们在致力于提高酚醛树脂胶黏剂性能的同时,也注 意降低生产成本,降低PF树脂胶黏剂成本的主要途径是 引入价廉的尿素。 以苯酚为主的苯酚—尿素—甲醛(PUF)树脂胶黏剂,不 但降低PF树脂的价格,而且游离酚和游离醛都可以降低。
酚醛树脂简介
1.1酚醛树脂简介1.1.1酚醛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。
其中以苯酚和甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。
酚醛树脂综合性能优良,是一种人工合成的最古老树脂,拥有近百年的使用历史。
早在1872年德国化学家拜耳(A,Baeyer)首先发现了酚和醛在酸的存在下反应可以得到结晶的产物,但当时没有对其开展研究。
接着化学家克莱堡(W,Kleeberg,1891)和史密斯(A,Smith,1899)对这个反应进行了研究。
进入20世纪,1902年布卢默(B.Blumer)合成了第一个商业化酚醛树脂,命名为Laccain 。
然而直到1905~1907,被称为酚醛树脂创始人的美国化学家巴克兰(L.H.Baekeland)才对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究,并于1907年申请了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利,而且于1910年10月10日成立了Bakelite公司。
巴克兰的功绩不仅首次合成了交联的聚合物,而且发现了树脂的模压过程,实现了酚醛树脂的实用化,这对酚醛树脂的生产和应用起了很重大的作用。
因此此年(1910年)定为酚醛树脂元年(或者合成高分子元年),巴克兰被成为酚醛树脂之父。
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、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性,因此其成为工业部门不可缺少的材料,具有广泛的用途。
1.1.2酚醛树脂的合成、固化及其改进酚醛树脂是由酚类和醛类在酸性或碱性催化剂作用下合成的缩合物。
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。
影1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。
各种酚和醛按其化学结构不同,其所固有的官能度和反应能力也不同。
属于线性(热塑性)的酚醛树脂是由三官能度及双官能度的酚和醛作用生成的,如:苯酚,邻、对甲酚,1,2,3-二甲酚,1,2,5-二甲酚和1,3,4-二甲酚。
苯酚和甲醛合成酚醛树脂的方程式
1.概述苯酚和甲醛合成酚醛树脂的方程式是化学工程的重要内容之一。
酚醛树脂具有优异的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能,广泛应用于油漆、胶水、塑料、建筑材料等领域。
而其合成方程式的研究不仅对于工业生产具有指导意义,同时也有助于深入了解有机化合物的合成规律。
2.苯酚和甲醛的化学结构苯酚,又称羟基苯,是一种挥发性液体,其化学结构中含有一个羟基(-OH)和苯环。
甲醛是一种有机化合物,化学式为CH2O,是最简单的醛类化合物。
3.酚醛树脂的合成反应酚醛树脂的合成反应是苯酚和甲醛在酸催化剂存在下进行缩合反应。
具体反应方程式如下:nC6H5OH + nCH2O → (C6H4OCH2)n + nH2O4.反应机理当苯酚和甲醛混合时,酚的羟基和甲醛的羰基通过Lewis酸催化剂(如H2SO4)发生缩合反应,生成酚醛树脂。
在反应过程中,甲醛的羰基先和酚的羟基发生亲核加成,生成缩醛体;随后缩醛体再和另一个甲醛分子进行亲核加成,形成酚醛树脂链。
5.影响因素酚醛树脂的合成反应受到多种因素的影响,包括催化剂的种类、温度、压力等。
苯酚和甲醛的摩尔比也会对反应的产物产率和性能产生影响。
6.应用酚醛树脂作为一种重要的合成材料,广泛应用于各个领域。
在油漆和胶水生产中,酚醛树脂可以作为粘合剂和增塑剂,提高产品的耐磨性和附着力;在塑料工业中,酚醛树脂可以用作增韧剂,提高塑料制品的力学性能;在建筑材料中,酚醛树脂被广泛应用于防火涂料和耐候性涂料的生产。
7.结论苯酚和甲醛合成酚醛树脂的方程式是一个重要的化学合成反应,对工业生产具有重要意义。
通过深入了解反应的机理和影响因素,可以优化生产工艺、提高产品质量,并在相关领域发挥更大的应用价值。
希望未来在这一领域的研究工作可以取得更多的进展,为我们的社会经济发展作出更大的贡献。
8. 工业化生产酚醛树脂的工业化生产是一个复杂的过程,需要严格控制反应条件和催化剂的使用。
在工业生产中,常采用大型反应釜进行合成反应,通过控制温度、压力和反应时间,以及添加适量的催化剂,来实现高效的酚醛树脂生产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
OH C H2O H
第 三 章 酚 醛 树 脂
2. 羟甲基酚的缩聚反应
OH + C H2O H OH
OH C H2O H C H2O H OH + C H2O H - H 2O C H2O H - H 2O HO H 2C
H 2C
O
C H2
OH C H2O H H2 HO C
OH - CH2O OH
热固性酚醛树脂的缩聚反应一般是在碱性催化 剂存在下进行的,常用催化剂为氢氧化钠、氨水、 氢氧化钡等等。苯酚和甲醛的摩尔比一般控制在1: 1.1~1.5之间,用氢氧化钠为催化剂时,总的反应 过程可分为下述两步:
第 三 章 酚 醛 树 脂
1.甲醛与苯酚的加成反应:生成多种羟甲基酚
OH OH OH + CH2O C H2O H OH HO H 2C C H2O H C H2O H C H2O H + CH2OH OH C H2O H C H2O H + CH2OH HO H 2C
3)在缩聚反应中,对羟甲酚较邻羟甲酚活泼.因此缩 聚反应时对位的容易进行,使酚醛树脂分子中主要留下 了邻位羟甲基。 由上述反应形成的一元酚醇,多元酚醇或二聚体等 在反应过程中不断进行缩聚反应,使树脂相对分子质量 不断增大,若反应不加控制,树脂就会形成凝胶。
第 三 章 酚 醛 树 脂
控制方法: 用冷加法可使反应在凝胶点前任何阶段上停止, 再加热又可使反应继续进行,由此可合成适合各种用 途的树脂。 例如可以控制较低的反应程度,制得平均相对分 子质量很低的、在室温下可溶于水的水溶性酚醛树脂; 也可进一步使缩聚反应进行至脱水成半固体的树 脂,然后溶于醇类溶剂成为醇溶性性酚醛树脂,若再 进一步反应至仔细脱水后可成为固体树脂。
δ+ CH2
O
δ-
+ H2O
2)酚钠负离子的形成
OH + NaOH ONa+ + H2O
第 三 章 酚 醛 树 脂
3)酚钠负离子与甲醛的加成反应ONa++
CH2δ+
O
δ-
O
H + C H2O- Na
O
-
C H2O H Na
+
OH
OH C H2O H +
ONa+
第 三 章 酚 醛 树 脂
4. 氨催化的热固性酚醛树脂 用氨为催化剂合成热固性酚醛树脂的反应较用 碱金属氢氧化物为催化剂时的反应更为复杂.其反 应历程尚不十分清楚,但在生产实践中发现有下述 现象: (1)用氨催化时生成的树脂几乎立即失去水溶性 (2)分析树脂产物中发现有二(羟苄)胺或三(羟苄)胺; (3)树脂中也存在羟甲基 (4)氨催化的酚醛树脂可反应至较大相对分子质量而不 会产生凝胶现象。 上述这些现象可解释为: 形成的二(羟苄)胺或三(三羟)胺不易溶于水 氨与甲醛很容易生成六次甲基四胺,它与酚可形成 一种加成物,此加成物又能分解成二甲氨基取代酚。由 二甲氨基取代酚反应的产物的支化程度较酚醇为小,因 此氨催化的酚醛树脂有较大相对分子质量而无凝胶。
第三章 酚醛树脂
3-1 引言
定义: 酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂,一般 指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。 性能: 良好的机械强度、耐热性能、瞬时耐高温和耐烧蚀
第 三 章 酚 醛 树 脂
热固性酚醛树脂 它是一种含有可进一步反应的羟甲基活性基 团的树脂.如果合成反应不加控制,则会使 体型缩聚反应一直进行至形成不溶不熔的具 有三向网络结构的固化树脂,因此这类树脂 又称一阶树脂。 热塑性酚醛树脂 它是线型树脂.进一步反应不会形成三向网 络结构,要加入固化剂后才能进一步反应形 成具有三向网络结构的固化树脂。这类树脂 又称二阶树脂。 这两类树脂合成及固化的方法与反应历 程不同,聚合物的分子结构也不同。
第 三 章 酚 醛 树 脂
反应特点: 在树脂合成过程中,单体的官能度数目、摩尔比及 催化剂的类型对生成的树脂性能有很大的影响。苯酚与 甲醛反应时,由于存在着酚羟基,按其加成取代反应位 臵的规则,甲醛是同酚羟基的邻、对位的氢进行加成反 应的;而酚羟基不参与和甲醛的反应;
3-2-1 热固性酚醛树脂(一阶树脂)的合成原理
定义:
酚醛树脂是由酚类(苯酚、甲酚、二甲酚等)和 醛类(甲醛、乙醛、糠醛等),在酸或碱催化剂存在 下合成的缩聚物。 原料结构特点: 为了能形成体型结构的高聚物.两种单体的官能 度总数应不小于5。一般苯酚表现为三官能度的单体, 甲醛为二官能度的单体。碳链较长的甲醛同系物,较 难与酚类合成热固性树脂,但不饱和醛(核醛、丙烯醛 等)例外。
第 三 章 酚 醛 树 脂
注意: 上述各种树脂的分子中都含有可以进一步缩聚的羟 甲基。因为加成反应速率比缩聚反应速率大得多, 所以只要控制好反应条件,就可得到低相对分子质量 的多元酚醇的缩聚物。
3. 强碱催化下的反应历程: (推动力-酚负离子的亲核性)
1)甲醛在水溶液中的平衡反应
HO CH 2O H
OH + CH2O OH H2 C OH + H 2O
第 三 章 酚 醛 树 脂
第 三 章 酚 醛 树 脂
3-2-2 热塑性酚醛树脂(二阶树脂)的合成原理
热塑性酚醛树脂的缩聚反应一般是在强酸性催化剂 存在下PH<3时,甲醛和苯酚的摩尔比小于1(如0.80~ 0.86)时,合成的一种热塑性线型树脂。它是可溶、可熔 性的分子内不含羟甲基的酚醛树脂。 1. 酸性条件下的反应特点 酸性条件下,苯酚与甲醛的缩聚反应速度比加成反 应速度快5倍以上,因此主要产物是二酚基甲烷:
第 三 章 酚 醛 树 脂
注意:
1)加热和碱催化下,羟甲基主要与酚环上邻、对位的 活泼氢反应形成次甲基桥,而不是两个羟甲基之间的脱 水反应。 2)羟甲基位臵及活性与发生的反应类型有关,在加成 反应中,酚羟基的对位较邻位的活性稍大,但由于酚环 上有两个邻位,所以在实际反应中邻羟甲酚较对羟甲酚 生成速率要大得多;
分类
第 三 章 酚 醛 树 脂
用途:
耐水耐热纸质层压制品,模压制品,摩擦材料,绝 缘材料,黏合剂,耐候纤维板,玻纤增强塑料,航空瞬 时耐高温和烧蚀结构材料等;
存在问题:
1)合成化学反应复杂,固化后分子结构难以测定; 2) 反应历程至今还未研究透彻。
第 三 章 酚 醛 树 脂
3-2 酚醛树脂的合成原理