酚醛树脂的认识

1.酚与醛经聚合制得的合成树脂统称，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、清漆、耐腐蚀塑料、胶粘剂和改性其他高聚物。

2.（1）Lee J. D.等制备出酚醛树脂基球形炭。他们将苯酚和甲醛分散在以阿拉伯胶为分散剂的悬浮液中，利用六次甲基四胺为催化剂，搅拌加热使苯酚和

甲醛聚合得到球形酚醛树脂。这种球形酚醛树脂经炭化后可以得到酚醛树脂基球形炭。注：（将废旧酚醛泡沫作为原料之一填入，酚醛泡沫含量、悬浮剂种类、悬浮剂含量、炭化温度、活化时间这5个方面设计变量）

（2）刘朗、杨骏兵等在球形炭的基础上制备出球状活性炭，先将线型酚醛树脂、六次甲基四胺溶解在甲醇中并混合均匀，得到含有固化剂的线型酚醛树脂固态化合物。将上述化合物破碎为1.25^-2.Smm的颗粒，作为成球的原料树脂。将十二烷基硫酸钠和水一定比例加入高压釜中，搅拌均匀后将上述原料树脂加入。匀速搅拌下升温，保持搅拌使高压釜自然冷却，得到酚醛树脂微球。将所得到的酚醛树脂微球在氮气保持下升温炭化活化，得到粒径在2mm左右且分布均匀的酚醛树脂基球形活性炭。

（3）谢飞以苯酚和甲醛为原料，以盐酸为催化剂在1100C下回流1h，加入适量的氨水，维持恒温反应15min，得到了线型为主的原料树脂。将上述原料树脂加热至熔融态加入到成球液中，在一定温度下搅拌，分散得到球形树脂。经冷却、真空干燥后得到粒径分布在450-900wm的酚醛树脂微球。将酚醛树脂微球炭化活化后即得到了酚醛树脂基球形活性炭。

（3）Chao Ye等人之后利用碳纳米管、线型酚醛树脂制得球形活性炭。将六次甲基四服在乙醇中混合，并在80℃下除去乙醇得到固体混合物，将其破碎为不规则的颗粒。将其颗粒分散在含分散剂的溶液中升温固化，然后冷却固液分离的得到了碳纳米管酚醛树脂基球形炭。之后炭化活化得到了球形活性炭。

3化学气相沉积法是以金属粒子（如Fe、Co、Ni及其合金等）为催化剂（作用：），以笨、甲苯、二甲苯、甲烷等碳氢化合物为碳源，在700~1200°c温度范围内，在氢气（作用：）气氛中沉积而获得碳纳米管。气相生长法主要包括基体法、喷淋法以及气相流动催化法。基体法指在陶瓷或石墨基体上散布纳米催化剂颗粒，高温下通入烃类气体，热解后析出碳纳米管。喷淋法是将催化剂混于苯或者甲苯等液态有机物中，在外力的作用下，将含有催化剂的混合溶液喷淋到高温反应炉中，制备出碳纳米管。该方法可以实现催化剂的连续喷入，为大量制备碳纳米管提供了可能。但是催化剂与烃类气体的比例难以优化，喷洒过程中催化剂颗粒分布不均勾，而且很难以纳米级形态存在，因此所得产物中碳纳米管所占比例不是太大，常常伴有一定量的碳黑生成。气相流动催化法是将含有金属催化剂前驱体的金属有机物（如二茂铁）溶解在碳氢化合物（如苯、甲苯、二甲苯、正己烷等）中，然后将混合溶液注入反应管中，在氢气气氛下分解成碳，此时金属有机物被还原成金属单质，形成催化剂粒子，并以催化剂粒子为核心生长碳纳米管。该方法所制得的碳纳米管直径较小，分布比较宽，可以大规模生产，生产效率比较高，容易实现工业化。

碳纳米管的CVD法制备通常需要有适当的催化剂才能进行。催化剂的产生方法可以分成两种:一是预先在合适的载体表面负载催化剂的固定催化剂法,另一种是利用化学反应直接在反应区域由气相催化剂前驱物反应生成催化剂的浮动催化剂法。

化学气相沉积法制备碳纳米管的实验采用本实验室自制的装置。该装置主要包括以下几部分:(一)加热炉,(二)温度控制系统,(三)气体流量控制系统,(四)反应室,(五)尾气处理。设备装置示意图如图2一1。

反应室

我们采用高纯石英管做为反应室,用石英舟装载催化剂。石英管长1400mm,内径70mm,石英舟长200mm,宽40mmo

尾气处理

使用一盛水的洗气瓶做为简易的尾气处理装置。尾气在排入大气之前先流经洗气瓶,其作用是:一、在反应前可以用来进行检漏;二、反应时系统内与外界保持一个压力差,系统压力高于外界,阻止空气

进入反应室;三、可以滤去尾气带出的一些固态反应产物和副产物,

以免造成排气管阻塞。

碳纳米管的制备

在我们的实验中,原料气为价格低廉的乙炔,使用氢气作为还气体,氮气为保护气。将催化剂均匀的铺在石英舟上,再将载有催化剂的石英舟推至石英管中部,橡皮管接好各端口,使气体处于畅通状态,通N2,检查气路无漏气后流量升至300ml/min用于排空石英管及整条气路上的空气,排气5min一10min后,电阻炉通电加热升温至500度,

开始通H2还原,H2流量50ml/min,调整N2流量,使H2与N2比例为1:1,还原1小时后把温度升至750度,停止通H2,接着通反应气乙炔,流量30ml/min,使气体比例为C2H2:N2为1:9,反应30分钟后关乙炔,同时电阻炉断电降温,通从直至炉内温度降至室温后关闭。

理论计算表明,生成碳纳米管的催化剂颗粒存在一个临界值193],当催化剂颗粒的尺寸小于临界值时,才能生成碳纳米管,而在尺寸大

于临界值的催化剂颗粒上是不会形成碳纳米管的。因此,催化剂纳米颗粒的有效分散是合成碳纳米管的关键因素之一。