甲阶酚醛树脂的合成研究进展
酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展
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酚醛树脂是最早工业化的合成树脂,已经有100年的历史。
由于它原料易得,合成方便以及树脂固化后性能能满足很多使用要求,因此在模塑料、绝缘材料、涂料、木材粘接等方面得到广泛应用。
近年来,随着人们对安全等要求的提高,具有阻燃、低烟、低毒等特性的酚醛树脂重新引起人们重视,尤其在飞机场、火车站、学校、医院等公共建筑设施及飞机的内部装饰材料等方面的应用越来越多[1]。
与不饱和聚酯树脂相比,酚醛树脂的反应活性低,固化反应放出缩合水,使得固化必须在高温高压条件下进行,长期以来一般只能先浸渍增强材料制作预浸料(布),然后用于模压工艺或缠绕工艺,严重限制了其在复合材料领域的应用。
为了克服酚醛树脂固有的缺陷,进一步提高酚醛树脂的性能,满足高新技术发展的需要,人们对酚醛树脂进行了大量的研究,改进酚醛树腊的韧性、提高力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为研究的重点。
近年来国内相继开发出一系列新型酚醛树脂,如硼改性酚醛树脂、烯炔基改性酚醛树脂、氰酸酯化酚醛树脂和开环聚合型酚醛树脂等。
可以用于smc/bmc、rtm、拉挤、喷射、手糊等复合材料成型工艺。
本文结合作者的研究工作,介绍了酚醛树脂的改性研究进展及rtm、拉挤等酚醛复合材料成型工艺的研究应用情况。
1酚醛树脂的改性研究1.1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。
用作改性的酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成的苯酚甲醛树脂。
用作改性的聚乙烯醇缩醛一般为缩丁醛和缩甲乙醛。
使用时一般将其溶于酒精,作为树脂的溶剂。
利用缩醛和酚醛羟甲基反应合成的树脂是1种优良的特种油墨载体树脂。
1.2聚酰胺改性酚醛树脂经聚酰胺改性的酚醛树脂提高了酚醛树脂的冲击韧性和粘结性。
用作改性的聚酰胺是一类羟甲基化聚酰胺,利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而达到改性的目的。
双酚A改性甲价酚醛树脂的合成和表征
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产 物 的红 外 光 谱 分 析 : 干燥 纯 化 后 的 双 酚 A 将 改 性 甲 阶酚 醛树 脂 与 K r B 一起 压 片 。
2 4 型 砂压 缩 强 度 的测 试 .
1 前 言
醛水 溶 液 ( 7 ) 控 制 滴 加 速 度 避 免 体 系 温 度 显 3% 。
著 上升 。反应 数 小 时 后停 止 , 样 进 行分 析 与检 测 。 取 待 体 系冷 却 到 4 C以下 , 压 脱水 直到 粘度 达 到所 Oc l 减
酚 醛树 脂 的应 用 很 广 泛 , 它 还 存在 一 些 缺 点 , 但 主要 是脆 性 大 、 吸水 性 高 j从 而使 固化 后 的 树 脂 ,
—
35) 1 ( 氧 化钾 ) ( 酚 ) ( .8 0 1 ) 1 n 双 酚 A : n 苯 酚 ) ( . —0 3 ) 1 . : ; 氢 :n 苯 为 0 05— .5 : ; ( ) ( 为 0 1 .5 : 。 关键 词 改性酚醛树 脂 双酚 A 合 成 表征 A 文章编 号 10 —5 2 ( 0 2 0 0 0 o 0 1 9 2 2 0 )5— 0 9一 3 中图分类 号 T 3 3 5 T 43 4 3 文 献 标 识 码 Q 2 . ; Q 3 . 1
含羟 甲基 的双 酚 A改 性 酚 醛 树 温下 测 定 溶 液 的 流 出 时 间 2 . )l 1mn 在 C t反复 3次 取平 均值 ( , 误差在 02S内) . 。取适 量溶剂 (. o ・ N O 05m [ L a H水 溶液 ) 定其 流 出时间 t。 测 。 树 脂 的 固有 粘 度 按下 式 计 算 :
酚醛树脂胶粘剂快速固化研究进展-李建章
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[9 ] [8 ]
明 ,尿素 2 酚醛树脂 ( PUF)的缩聚起始峰温明显小于 PF,与 PF 相比 ,整个放热峰向低温方向移动 , 故而在同等温度下 PUF 的固化速度要比 PF快 。他们认为加入尿素后缩短固化时间 的原因可能是存在共缩聚亚甲基桥键 - CH2 NHCO - 的结构 。 它的存在说明尿素可以与酚醛树脂发生缩合反应 ,且共缩聚 速度要高于酚羟基之间的聚合反应 。此外酚和醛还可以与 三聚氰胺树脂等许多聚合物聚合从而提高固化速度 [ 20 ] 。 黎钢等 [ 21 ]通过实验对比发现采用 2 步碱催化法合成工 艺制备的水溶性酚醛树脂 ,可以有效地提高甲阶酚醛的羟甲 基化程度 ,加速酚醛的缩聚反应 , 从而缩短酚醛树脂胶粘剂 的固化时间和降低固化温度 。另外 ,先在 2. 5 ~3. 0 的高摩尔 比下反应到一定程度 ,然后再添加苯酚使甲醛与苯酚的摩尔 比降至 1. 8 ~2. 0,这样合成的酚醛树脂胶粘剂不但游离醛含 量低 ,而且固化也迅速 [ 22 ] 。 通过提高酚醛树脂的聚合度 ,可以增大树脂的平均分子 质量 ,提高固化速度 [ 23 ] 。高月静等借助 IR、 DSC 分析技术研 究了高固体含量树脂的固化过程及动力学 ,从中发现它的固 化反应平均表观活化能为 45. 5 kJ /mol。因活化能较小 ,所以 反应易于进行 。由差热曲线外推得到的近似凝胶温度 100 ℃ 和固化温度 140 ℃ 也比固体含量的酚醛树脂低 。从理论上证 明了高固含量酚醛树脂要比普通酚醛树脂固化速度要快 [ 24 ] 。
1. 3 复合催化剂
就是将 2 种或多种催化剂复合用于酚醛树脂的合成 ,这 样能够使不同催化剂扬长避短 。赵临五 和快速固化的特点 。时君友
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用
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改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用综述了改性酚醛树脂复合材料的研究进展,重点介绍了我国改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用,最后指出了我国改性酚醛树脂复合材料今后的发展方向。
标签:酚醛树脂;改性;复合材料酚醛树脂(PF)由酚类(苯酚、甲酚、二甲酚和间苯二酚等)和醛类(甲醛、乙醛和糠醛等)在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成,是最早合成的热固性树脂。
普通酚醛树脂由于受分子结构的限制,热稳定性和残炭率较低,限制了其应用。
为了克服传统酚醛树脂脆性较大、交联度低、耐热性不佳、释放游离甲基和游离酚等缺陷,对酚醛树脂进行复合改性是常用的方法,以此获得性能优越的酚醛树脂复合材料,广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、模塑料、层压材料、泡沫材料、耐烧蚀材料等方面。
1.酚醛树脂的结构酚醛树脂的结构主要有线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。
线型酚醛树脂在加热过程中逐渐软化,温度降至常温后又变硬,即在重复加热、冷却过程中重复塑化、硬化,表现出热塑性,而不具有热硬性。
甲阶酚醛树脂含有水分,为聚合度不大的线型分子混合物,溶于水、乙醇、丙酮等溶剂中,具有高温固化性,属可溶性热固性酚醛树脂。
2.复合材料制备研究进展酚醛树脂反应活性低,固化反应放出缩合水,且必须在高温条件下才能进行固化,制约了其在复合材料领域的应用。
为弥补这一缺陷与不足,进一步提高其综合性能,在其分子链极性节点周围形成连接界面,使分子链间的键能增强,通常在酚醛树脂中引入高耐热性纳米材料,可提高其在高温下的质量保持率,降低其高温炭化率,从而使材料在高温下的基本性能得以提高。
酚醛树脂的耐热性和增韧改性主要是通过共混或化学反应来实现。
2.1化学改性制备酚醛树脂的化学改性是指应用化学反应改变苯酚甲醛树脂分子结构的一类改性方法,途径主要有:羟基醚化或环氧化、控制分子链交联状态的不均匀性及引进钼、硼、磷、有机硅等组分,可以提高树脂的耐热性尤其是瞬时耐高温的特性。
环氧综合性能良好,能兼顾热固性酚醛树脂和双酚的优势,提高材料的粘接性与耐热性,改善树脂脆性;有机硅的耐热性和耐潮性良好,与酚羟基发生化学反应,可增强酚醛树脂的耐热性与耐水性;硼元素能显著改善酚醛树脂的耐热性、耐瞬间高温性、耐烧蚀性,增强其力学性能。
酚醛树脂(PF树脂)研究~~
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酚醛树脂(PF树脂)研究~~酚醛树脂(PF树脂)⾸先由德国化学家A.Bayer在1872年通过苯酚与甲醛反应制得的,⽽其⼯业化还是美国化学家L.H.Baekeland在1909年先后发表了两项酚醛树脂胶粘剂⼯业合成专利的基础上逐步发展起来的。
19世纪20年代末30年代初,PF树脂胶粘剂开始⼴泛⽤于⽣产耐沸⽔、耐候的胶合板。
如今,酚醛树脂胶粘剂以其胶接强度⾼、耐⽔、耐热、耐磨、耐化学药品腐蚀、成本较低等优点⽽⼴泛应⽤于⽊材加⼯业,其⽤量仅次于脲醛树脂胶粘剂,特别是在⽣产耐⽔、耐候⽊制品中具有脲醛树脂胶粘剂⽆可⽐拟的优势。
另外,随着⼈们对⽊制品等甲醛释放给健康造成危害的认识的提⾼,强制性国家标准GB18580-2001《室内建筑装饰装修材料-⼈造板及其制品中甲醛释放限量》的颁布与实施,酚醛树脂胶粘剂及其胶接制品由于较⼩的甲醛释放问题,⽽必然会得到更进⼀步的发展,将成为最有希望最终取代脲醛树脂胶粘剂的有⼒候选之⼀。
然⽽,酚醛树脂胶粘剂也存在着颜⾊深、固化后的胶层硬脆、易龟裂、成本较脲醛树脂胶粘剂贵等缺点;特别是酚醛树脂胶粘剂固化温度⾼、固化速度慢(⼀般要在130~160℃下热压才能得到好的胶合强度),造成⽣产效率低、能量和设备消耗⼤。
这些都限制了酚醛树脂胶粘剂更⼴泛的应⽤。
因此,提⾼酚醛树脂胶粘剂的固化速度、降低固化温度是⽊材加⼯业的⼀个⾮常重要的课题,决定着酚醛树脂胶粘剂的⽣命⼒,在⼀定程度上也影响着⽊材⼯业的发展。
为此,世界各国的科技⼯作者在这⼀⽅⾯进⾏了⼤量研究,取得了可喜成果。
酚醛树脂(未特别指明的情况下,是指⽊材⼯业常⽤的碱催化条件下合成的⽔溶性热固性甲阶初期树脂)的固化速度跟树脂的甲醛/苯酚的摩尔⽐、催化剂种类与⽤量、树脂浓度、反应程度、固化温度、固化促进剂的种类与⽤量、添加剂的种类与⽤量等有关。
1 酚醛树脂胶粘剂合成配⽅、⼯艺改进研究发现[1],当树脂浓度、固化温度等⼀定时,树脂的甲醛/苯酚的摩尔⽐(在⼩于3的情况下)越⾼固化速度越快。
高羟甲基低游离醛含量甲阶酚醛树脂的合成
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基低 游离 醛含 量 甲阶酚醛 树脂 的合成 , 节能 环保 、 对 提 高社会 和经 济 效益 , 以及 进 一 步 制备 出优 良 的泡
收稿 日期 : 0 0 1 — 0 2 1 —0 2 *基 金项 目 : 国家 自然 科 学 基 金 ( 0 7 0 1 2 76 3 )
0. 6 M Pa . 0 )
脂 中 , 环 境 和人 体 的危 害 极 大. 对 因此 , 索 高 羟 甲 探
℃下搅拌 1 n进行 预混 , 5mi 然后 按 比例 加入 催 化剂 ( a 并升 温至 反应 温度 , h后加 入第 二批 甲醛 继 C O) 1
续反 应一段 时 间. 应产 物冷 却至 室温 , 乙酸调 节 反 用 p 值为 7 右 , H 左 减压蒸 馏脱 除水 分 ( 空度 为 0 0 真 .5
界上最 早工 业 化 的 塑 料 原料 口 , 1 0 ] 从 9 9年 Ge ea n rl B k l eC mp n a ei o a y第一 次成 功工 业 生产 以来 ,已有 t 逾百年 的历 史l . 由其 制得 的酚 醛 泡 沫则 是 近 几 4 而 ] 十年来 刚刚 开发 成 功 的材 料 , 中 由 甲阶 酚 醛树 脂 其 通过化 学发 泡制 备 的 甲 阶酚 醛 泡 沫 塑料 被 称 为 “ 保
中 加 入 甲 醛 和 苯 酚 ( ( ): ( ) 1 2 1 8 , 4 rF rP 一 . ~ . )于 0
的 甲撑衍 生物 ( 即树 脂状 产 物 ) 从 而 有 利 于提 高 树 , 脂在 发 泡 过 程 中 的 固 化 速 度 和 树 脂 的 贮 存 稳 定 性 ] 然而 , 。. 大量 的有毒 游离 醛不 能反 应 , 留在 树 残
高 羟 甲基低 游 离 醛 含 量 甲 阶酚醛 树 脂 的合 成 *
酚醛树脂合成工艺的研究
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反应 的羟 甲基 。
反应 中也 会生 成 低 相对 分 子 质量 的异形 体 。由于 这 类树 脂 分子 中含有 羟 甲基 ,继 续受 热 时还 会 进 一 步缩 合
形成 高 度交 联 的体 型 结 构大 分 子 ,即不溶 不 熔状 态 的丙
①热 塑 性 酚醛 树脂 合 成 。用 甲醛 与苯 酚 按摩 尔 比为
第3 0卷 第 2 期
Vo _0 l3 No2 .
企 业 技 术 开 发
TECHNOLOGI CAL DEVEL 0PMENT OF ENTERPRI SE
21 年 1 01 月
Jn2 1 a .0 1
酚 醛树 脂合成 工 艺 的研 究
王 智江
( 江 杭州 湾 上虞 工 业 园பைடு நூலகம்区管 委会 , 江 杭 州 326 ) 浙 浙 139
摘 要 : 章 对 酚 醛树 脂 的 合 成 工 艺 、 质 、 化 和 加 热 变化 进 行研 究 , 文 性 硬 以具 有 对 环 境 污 染 小 , 化 工 艺简 单 , 硬
生 产 效率 高等优 点 , 代 了部 分 耐 火材 料 的 结合 剂 而 得到 了愈 来 愈 广 泛的 应 用 。 取 关键 词 : 酚醛 树 脂 ; 热 变 化 ; 成 工 艺 ; 化 加 合 硬
料。 这 是 因为 这些 泡 沫 塑料 的共 同 缺点 是 耐热 、防火 性
 ̄H6. )' /H . C+ O
一 应:
H
一
洲
能差 , 烧 时 烟雾 大 且 有 毒性 , 而 限 制 了其 应 用 领 域 。 燃 从 因此 有必 要 寻 找性 能 更 优 良的替代 材 料 。F泡 沫塑 料 通 P 在 酸性 条 件 下 , 合 反应 速 度 要大 于 加 成反 应 速度 , 聚 常是 由热 固性 P F在 一定 条 件下 经 发泡 而 制成 的 , 可发 泡 因而 ~旦 生 成 羟 甲基 ( c H)就 会立 即发 生 聚合 反 一 HO 性P F通常是在碱性条件下由苯酚 ( 或其它酚类)与甲醛 应 。 由于甲醛与苯酚的摩尔 比小于 1 故反应后得到的是 , f 聚 甲醛) 聚 而 成 的 , 可 以在 酸性 条件 下 由苯 酸 ( 或 缩 也 苯 线 型或 支链 型结 构 的大 分 子 ,在 这些 大 分 子 中不 存在 未 在 工业 生产 酚 醛 树脂 时 ,不 可能 控 制到 每个 分 子 都 具有 相 同的聚 合度 ,因而 工 业 酚醛 树 脂是 不 同聚合 度 的 同 系物 的混 合 物 。 ②热 固性酚醛树脂 的合成。用 甲醛与苯酚按摩尔 比 1 3在 碱性 催 化剂 ( 氢 氧化钠 、 氧化 铵 、 氧化 钙 等 ) ~, 如 氢 氢 等 。 前 已有许 多研究 人 员 已经 研 究 了这些 因素对 P 性 的作 用 下反 应形 成 的 酚醛 树 脂 为热 固性 酚醛 树脂 。在碱 此 F H值 大 于 7 苯 酚 与 甲醛 首 先发 生 加成 , 能 的影 响 。 章 主要通 过 研究 合 成 可发 泡性 P 文 F的一 些反 的存 在下 反 应 的 p 生 在 碱 应 条 件如 初 始 F/ 、 应 温 度 与 时 问 、 化 剂 用 量 等对 反 应 , 成 一 羟 甲基 苯 酚 。 常 温 下 , 性 介 质 中 的 酚醇 P反 催 P F的 理 化 性 能 的 影 响 、F的 可 发 泡 性 及 其 泡 沫 体 的一 是 稳定 的 ,一羟 甲基 苯 酚 与苯 酚 的反 应 速 度 比甲醛 与苯 P 些 性 能来 探索 最 佳 的可 发泡 性 P F的合 成 条件 。 酚的反应速度要小 ,因此一羟 甲基苯酚不容易进一步聚 合, 只能 生成 二 羟 甲基 苯 酚和 三 羟 甲基 苯 酚 。 受 热情 况 在 1 酚 醛树脂 的 合成 下 进一 步缩 合 时 , 就可 以形 成 甲阶酚 醛 树脂 ( 称 初期 酚 又 。 以苯 酸和 甲醛 为 原料 ,按不 同 比例 和采 用 不 同催 化 醛树 脂 或 A阶 酚醛 树脂 ) 剂 制 得 具 有 不 同结 构 和 性 能 的 热 塑 性 树 脂 和 热 固性 树
酚醛树脂胶黏剂的研究进展
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酚醛树脂胶黏剂的研究进展
Re e r h Pr g e so s a c o r s n Phe l sn Ad sv no i Re i he i e c
隋月 梅
( 黑龙江省科学 院 黑龙江 哈尔滨 10 0 ) 5 0 1 SUI YH - ̄e el i l (elnfagA ae cecs Habn 100 , hn ) H i  ̄i o n cd myo ine, ri 5 0 1 C ia fS
摘要: 酚醛树脂胶 黏剂是木材加工 中使用的 主要胶 黏剂之一 , 具有胶合 强度高, 耐水 、 耐热 、 耐磨 及化学稳 定性好 等优点, 酚 对 醛树 脂胶黏剂 的最 新研究进展及其 特性进行综述 , 为酚醛树 脂胶黏剂 的利用提供参考 。 关键词 : 酚醛树脂; 胶黏剂; 特性研究 中图分类 号: Q4 3 3 T 3. 1 4 文献标 识码 : A 文章编号 :6 4 84 (0 10 — 0 2 0 17 — 6 6 2 1 )3 0 4 — 3
合 板 。酚 醛 树脂 胶黏 剂 具有 着 优 异 的机 械性 、 电绝 缘 性 、 型加 工 性 、 成 阻燃 性 , 且这 些 性 能相 互 可 以取 得 而
成物 也有 差异 。 1
甲阶酚醛树脂 的合成反应分 2 个阶段 :
一
是甲醛在苯酚的邻位和对位进行 加成反应 , 如
图1 所示 ; 二是酚环上活泼氢与羟甲基或羟 甲基之 间缩聚而脱水 。这里涉及邻位 、 对位羟甲基 的活性大
r ve d o b h ee e c o h s fp e o i e i d e i e . e i we ,t e t e r f r n e f rt e u e o h n lc r sn a h sv s
高羟甲基含量甲阶酚醛树脂的合成-KOH
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65 88. 4 30. 5 2. 55 38. 2
70 91. 6 24. 3 2. 67 36. 4
75 94. 1 22. 7 2. 82 34. 6
80 94. 4 20. 2 3. 44 29. 4
85 94. 8 16. 7 4. 18 24. 4
90 交联
注: n ( F) / n ( P) = 2. 25/ 1; 催化剂 K OH , n ( OH- ) / n ( P) = 0. 1/ 1; 反应时间: 3h。
由表 1 可知, 随着反应温度的升高, 树脂中的羟
甲基质量分数先增加, 后下降, 在65 时出现最大
值( 30. 5% ) , 树脂的固有粘度则逐渐增加。这是因
为甲阶酚醛树脂的合成是分 2 步进行的, 在碱性催
化剂的作用下, 苯酚与甲醛先进行亲电加成反应生
成羟甲基化的苯酚; 然后羟甲基化的苯酚通过羟甲 基发生缩聚得到聚合物, 其反应过程如下[ 8] :
少) 。树脂中的羟甲基含量增加, 则树脂的反应活性 增强, 聚合反应的速度加快( 固有粘度增大) , 特别是 支化反应的速度加快, 当羟甲基含量达到一定的值 以后, 聚合反应的速度大于羟甲基化反应的速度, 则 树脂中的羟甲基含量逐渐减少。 3 3 催化剂用量对甲阶酚醛树脂合成的影响
表 3 催化剂用量对甲阶酚醛树脂合成的影响
加有50 ml蒸馏水的250 ml碘量瓶中, 摇匀。用移液 管加 入 25 ml 0. 1 mol!L- 1 碘 溶 液, 再 用 量 筒 加 10 ml 2 mol!L - 1氢氧化钠溶液。盖紧瓶塞并摇匀,
用水封口, 在室温下暗处放置 10 min后, 加入10 ml 4 mol!L - 1盐酸溶液并摇匀, 立即用0. 167 mol!L - 1
酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展
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酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展酚醛树脂(Phenolic resin)是一种广泛应用于复合材料制造的热固性树脂。
它具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,因此在航空航天、汽车、电子等工业领域得到了广泛的应用。
酚醛树脂及其复合材料的成型工艺经过多年的研究和发展,取得了重要的进展。
首先,酚醛树脂的成型工艺主要包括压模成型、注塑成型和复合材料预浸料成型。
压模成型是将树脂和填料混合均匀后,放入预热的金属模具中,在高温高压下固化成型。
注塑成型是将树脂熔融后注入金属模具中,经冷却固化后取出成型。
复合材料预浸料成型是将纤维材料与树脂预浸料进行层状叠加后,经过层压成型和热固化得到复合材料。
在酚醛树脂的成型过程中,研究人员主要关注以下几个方面的问题。
首先是树脂的改性,通过添加改性剂和填料,可以改善树脂的热稳定性、流动性和机械性能。
例如,添加玻璃纤维、石墨等填料,可以提高复合材料的强度和刚度。
其次是成型工艺的优化,包括固化温度和时间的控制、模具设计的改进等。
对于注塑成型,还需要考虑注射压力、注射速度等参数的选择。
此外,还需要考虑树脂和纤维之间的界面相容性,以提高复合材料的耐热性和耐化学腐蚀性。
近年来,研究人员也在探索新的成型工艺,以满足不同领域对复合材料的需求。
例如,采用3D打印技术可以实现复材的快速成型。
研究人员使用可溶性支撑材料和酚醛树脂预浸料,在3D打印过程中逐层叠加,然后通过加热处理和去除支撑材料来获得最终的复合材料。
此外,还有研究人员致力于提高成型工艺的自动化程度和生产效率。
他们使用模具自动化系统、机器人和传感器等设备,实现树脂混合、注塑和固化等过程的自动化控制。
这不仅可以提高产品的质量和一致性,还可以降低生产成本。
总的来说,酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展丰富多样,不断推动着该材料在各个领域的应用。
随着科技的不断进步和工艺的不断创新,相信酚醛树脂及其复合材料在未来会有更广阔的发展空间。
高羟甲基含量甲阶酚醛树脂的合成
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高羟甲基含量甲阶酚醛树脂的合成
尚永华;谭晓明;李焰
【期刊名称】《粘接》
【年(卷),期】2001(022)005
【摘要】利用KOH作催化剂,以甲醛和苯酚为原料合成了一种高羟甲基含量的甲
阶酚醛树脂,通过羟甲基含量、可被溴化物含量、固有粘度的测定和甲醛转化率的
计算,研究了反应条件对合成的影响.结果表明:随着反应温度的升高、甲醛和KOH
用量的增加、反应时间的延长,树脂中的羟甲基含量先增加,后减小,树脂的固有粘度则逐渐增大,其中反应温度和催化剂用量的变化对树脂固有粘度的影响较大.在65 ℃的条件下,n(甲醛)∶n(苯酚)∶n(氢氧化钾)为2.5∶1∶0.1时,反应3 h,甲阶酚醛树脂中的羟甲基质量分数可以达到32.8%,固有粘度达到2.68 ml*g-1.并用红外光谱对
树脂的结构进行了表征.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】尚永华;谭晓明;李焰
【作者单位】华中科技大学化学系;华中科技大学化学系;华中科技大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
【相关文献】
1.高羟甲基低游离醛含量甲阶酚醛树脂的合成 [J], 吴嘉恩;刘自力;彭斌;刘晓国;陈
胜洲
2.高羟甲基低游离醛甲阶酚醛树脂的制备 [J], 杨莹;王汝敏;杨国武;王德君
3.探究催化剂用量对甲阶酚醛树脂的羟甲基含量、粘均分子量影响 [J], 徐小韦
4.探究催化剂用量对甲阶酚醛树脂的羟甲基含量、粘均分子量影响 [J], 徐小韦
5.探究催化剂用量对甲阶酚醛树脂的羟甲基含量、粘均分子量影响 [J], 徐小韦因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
甲阶酚醛树脂的合成、表征及应用研究
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h y d r o x y me t h y l c o n t e n  ̄f r e e f o ma r l d e h y d e a n d p h e n o l c o n t e n t , a n d t h e v i s c o s i t y a v e r a g e mo l e c u l a r we i g h t
a n d re f e f o r ma l d e h y d e a n d p h e n o l c o n t e n t s r e d u c e d . F r e e f o m a r l d e h y d e a n d p h e n o l c o n t e n t d e c l i n e d wi t h t h e r a i s e o f c a t a l y s t c o n t e n t ,a n d t h e a mo u n t o f c a t a l y s t wi l 1 d e t e r mi n e t h e t y p e o f p o l y c o n d e n s a t i o n b e t we e n mo l e c u l e s . T h e c h a r a c t e r i s t i c a b s o r p t i o n p e a k o f h y d r o x y me t h y l wa s f o u n d i n t h e i n ra f r e d s p e c t r u m o f t h e r e s i n . T h e s y n t h e t i c r e s i n wa s u s e d t o p r o d u c e t h e p r e c o a t e d s a n d a n d t h e p e r f o m a r n c e o f t h e c o a t e d s a n d wa s e v a l u a t e d . T h e p r e c o a t e d s a n d p r e p a r e d wi t h t h e s y n t h e t i c r e s i n h a s e x c e l l e n t s e r v i c e p e r f o r ma n c e a n d c a n b e a p p l i e d t o t h e a c t u a l p r o d u c t i o n .
可发性酚醛树脂的合成研究
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从表4可以看出,催化剂量一定,当酚醛比较高(1:1.2)时,游离酚含量 高;当酚醛比较低(1:2.0)时,酚含量有所下降,但游离醛含量增高, 综合分析,认为酚醛比为1:1.5左右时,合成的酚醛树脂性能较理想。
3.4树脂水含量
• 一般地具有合适性能的甲阶酚醛树脂才可实现发泡,这些
①加成反应:苯酚与甲醛进行加成反应,生成单元酚醇与多 元酚醇的混合物,反应式为:
②合成反应:单元酚醇或多元酚醇进行缩合,发生下述反应,
形成低分子量、线型结构的缩合物。
③交联反应:缩合物之间进一步发生缩聚反 应,得到如下结构的体型大分子。
适宜发泡的树脂多为低分子量、线型结构的缩合物, 即甲阶酚醛树脂。
3.3酚/醛摩尔比的选择
常用的酚醛泡沫气味偏大,主要原因是酚醛树脂中游离单体含量高, 发泡时游离单体未能完全反应,致使泡沫体产生气味。为了使苯酚与甲 醛充分反应,尽量降低其游离单体含量,本项研究采用不同的酚/醛的摩 尔比,在相同的工艺条件下,进行酚醛树脂合成,考察树脂的性能,确 定较佳的酚/醛摩尔比。结果见表3。
酚醛泡沫导热系数与树脂水分含量的关系图
4、反应终点控制
• 从已知各种液体热固性酚醛树脂的剖析得知其数均分子量
大多数在650~850,分子量分布状况各不相同,分子结 构大都无序,羟甲基和醚键都有,且数量比例不等,但是 树脂的活性主要与羟甲基的浓度有关,羟甲基含量越高树 脂的活性越好,通过理论分析,四聚体以上的聚合物才对 制品性能有贡献,五聚体和六聚体是热固性酚醛树脂的主 体,其中四、五聚体的羟甲基含量高,而七聚体以上羟甲 基含量低,并且大分子多必将增加树脂粘度,而且缩短贮 存期,为此将树脂的数均分子量定位在700~750的范围 内,通过测定树脂反应活性,可以中和、脱水,终止反应。 树脂反应活性约100秒左右。
酚醛树脂的研究进展
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酚醛树脂的研究进展专业:高分子材料与工程班级:100309学号:100309129姓名:周欢2013年10月21日酚醛树脂的研究进展周欢(班级:100309 学号:100309129)摘要:综述了 2011-2012 年国外酚醛树脂的生产情况,新型酚醛泡沫材料在防火、建筑保温领域的应用。
酚醛模塑料新产品的开发以及新型改性酚醛树脂的合成以及反应机理方面的研究进展。
及酚醛树脂的主要增韧方法,详细地分析和总结了各种增韧方法的增韧机理。
结果表明:增韧方法可以归结为内增韧和外增韧两大类,不同的增韧方法对应不同的增韧机理。
关键字:酚醛树脂;增韧机理;增韧方法引言:酚醛树脂作为最古老的合成树脂,经历了 100多年的历史,因其具有较高的力学性能、耐热性好、阻燃、耐烧蚀、低毒、低发烟等优良性能,因而广泛用于模塑料、铸造树脂、摩擦材料、泡沫塑料、半导体封装材料、复合材料等诸多领域。
1.生产和市场概况据统计,2011年度全球酚醛树脂总计产量为458. 8万t 左右,其中美洲 211. 2万t,欧洲 100.2万t,亚洲 147.4万t( 其中中国为116.3万t) 。
近几年来,亚洲产量迅速提高,2011 年度亚洲产量已占全球的32. 12%,其中中国产量已占全球的 25.34%。
酚醛树脂由于其良好的粘结性,优良的耐热性,独特的烧蚀性,阻燃性以及经济性,使其得到了很好的发展与应用,主要应用在汽车、电气电子住宅和钢铁工业等领域。
在壳型铸造方面,近几年来开发铝铸件用易溃散型铸造树脂的环保课题,着重研究了减少乌洛托品添加质量以减轻臭氧的生成及崩裂,还成功研究了在酚醛树脂中添加各种改性剂,以提高其强度,并开发了兼具烟油少、低热膨胀性和易溃散性的酚醛树脂。
酚醛树脂作为摩擦材料已广泛使用在汽车和铁路车辆制动及驱动使用的制动衬片,缓冲型离合器衬片的粘合剂。
日本已研究用特殊芳香族和特殊硅化合物,以及合成橡胶改性的酚醛树脂,开发了不用乌洛托品,固化时不产生气体的粉末酚醛树脂。
酚醛树脂的研究进展
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酚醛树脂的研究进展专业:高分子材料与工程班级:100309学号:100309129姓名:周欢2013年10月21日酚醛树脂的研究进展周欢(班级:100309 学号:100309129)摘要:综述了 2011-2012 年国外酚醛树脂的生产情况,新型酚醛泡沫材料在防火、建筑保温领域的应用。
酚醛模塑料新产品的开发以及新型改性酚醛树脂的合成以及反应机理方面的研究进展。
及酚醛树脂的主要增韧方法,详细地分析和总结了各种增韧方法的增韧机理。
结果表明:增韧方法可以归结为内增韧和外增韧两大类,不同的增韧方法对应不同的增韧机理。
关键字:酚醛树脂;增韧机理;增韧方法引言:酚醛树脂作为最古老的合成树脂,经历了 100多年的历史,因其具有较高的力学性能、耐热性好、阻燃、耐烧蚀、低毒、低发烟等优良性能,因而广泛用于模塑料、铸造树脂、摩擦材料、泡沫塑料、半导体封装材料、复合材料等诸多领域。
1.生产和市场概况据统计,2011年度全球酚醛树脂总计产量为458. 8万t 左右,其中美洲 211. 2万t,欧洲 100.2万t,亚洲 147.4万t( 其中中国为116.3万t) 。
近几年来,亚洲产量迅速提高,2011 年度亚洲产量已占全球的32. 12%,其中中国产量已占全球的 25.34%。
酚醛树脂由于其良好的粘结性,优良的耐热性,独特的烧蚀性,阻燃性以及经济性,使其得到了很好的发展与应用,主要应用在汽车、电气电子住宅和钢铁工业等领域。
在壳型铸造方面,近几年来开发铝铸件用易溃散型铸造树脂的环保课题,着重研究了减少乌洛托品添加质量以减轻臭氧的生成及崩裂,还成功研究了在酚醛树脂中添加各种改性剂,以提高其强度,并开发了兼具烟油少、低热膨胀性和易溃散性的酚醛树脂。
酚醛树脂作为摩擦材料已广泛使用在汽车和铁路车辆制动及驱动使用的制动衬片,缓冲型离合器衬片的粘合剂。
日本已研究用特殊芳香族和特殊硅化合物,以及合成橡胶改性的酚醛树脂,开发了不用乌洛托品,固化时不产生气体的粉末酚醛树脂。
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下: 酸锌> 胺> aO ) C(H2 M 醋 三乙 B(H2 aO ) g , ,
( H 2 NO , H O )> a H K O 当使用醋酸锌作催化剂时,加成反应几乎全部 在邻位进行, 并且二苯化物含量很少,聚合度很 低, 基桥主要是邻 一 次甲 邻位或邻 一 对位次甲基 桥,没有对 一 对位次甲基桥的存在。而使用其他的 催化剂时, 情况就不一样了, 虽然邻位取代的活性 按序逐渐降低, 但低聚物中 次甲 基桥的类型都是对 一 对位,比 邻一 对位次甲 基桥的比 例大得多, 没有 邻一 邻位次甲 基桥。 3随着反应温度的提高, ) 反应物消耗速率和初 始加成产物生成率增加,在回流温度下合成的预聚 物的对位加成率高于较低温度下的。 4各种( 酚活性大小为:酚 < , ) 取代) 24 一 二经 甲基酚< 2 - 经甲基酸< - 4经甲基酚< 6 2 一 , 二经甲基
的经基使最终的树脂呈微红色, 使用 B( H 2 aO )比 NO aH更容易在苯酚的邻位上取代, 但都没有三乙
胺催 化的邻位取代率高。 并指出6 〔使用三乙 〕 胺催
化, 醛的加成机理有并列的2 个方面: 一是催化剂 中的经基利于形成酚盐,从而利于酚对位的加成; 二是醛、酚、三乙胺可以形成中间过渡状态,这有 利于邻位加成。
B nD Pk 人4 究 果 明 催 r等 [ 研 结 表 : 化 y ga a u -e ] 的
和放热峰温度均增大,而活化能下降。
4 反应温度对反应的影响
a H的用量比( a H P增大,则预聚物的分 NO / ) GAtl-e e等人[ 对用 B ( ) ib . oA r sra a 5 〕 a 2 剂 N O O , H NO aH和三乙胺催化的树脂作比较, 指出催化剂中 子 量、 凝时间、 质 胶 树脂P H值、 非挥发性固 含量
摘 要: 综述了甲阶酚醛树脂合成研究方面取得的 进展, 分析了 酚醛合成时的化学计量比(/ ) 1 30 FP在 . .时 0 对反应的 影响( 催化剂分别采用了NO , H B(H2 三乙 aH K , O ) O a 、 胺和醋酸锌等) 并比 各种催化剂的反应机 , 较了
理,同时还从反应温度等方面介绍了反应条件对合成的影响。
L H gO )则 认为 变了 取 i 和M(H: 被 是改 酚的 代方 O
式, 使用 L H合成的单聚体、二聚体、三聚体的 i O 浓度在反应后 1 h 0 都有明显的下降, 表现为低的 残留 量; 而使用 B(H : aO )作催化剂, 则会提高2 ,
6 二经甲基酚和 2 4 6 三经甲基酚的含量。 一 , 一 ,
聚。
现; 游离酚和游离醛的含量随反应时间的缩短而增 加;缩聚温度控制缩聚时间、反应物消耗速率、产 物的合成, 但最后的预聚物并没有定性的差别。
5 其 他
与此不同的 是当GAtl A r 等人[采用 . ra b s o ie [ a e 7 ]
醋酸锌作催化剂合成甲阶酚醛树脂, 发现甲 醛在苯 酚上的加成几乎全部在邻位进行, 最终的预聚物大
NO aH作催化剂) 的甲阶酚醛树脂, 使用化学方法 研究其结构和粘弹性质的关系, 通过获得的数据说 明醛酚配比 13 .之间合成的酚醒树脂具有 在 .一1 4
最高的交联度。
GAtl ib等人〔采用 FP Ae e . ra r s o a 3 〕 / 范围在 1 . 0
时, 游离醛将大于 8 酚的消耗率也受 FP %; / 的影 响, FP 当 / 小于 1 时, . 0 有大量的游离酚存在, 但 FP / 大于20 酚几乎全部反应完。由于FP .时, / 的变化,催化剂的使用量也在变化, 这样加成产物 的 单取代物类型也不同;当FP / 大于 18 单 . 时,
0 4一0 8一0 4 收稿 日期 2 0 1 5 , 安徽芜湖人, 9 工学硕士, 现主要从事新型酚醛树脂及其复合材料的研究。 作者简介 陈精明 ( 7-) 男,
万方数据
热 固 性 树 脂
第 1卷 9
取代物很快达到比较高的浓度, 但除 FP为 10 / . 外, 二、三取代物的浓度则与 FP无关。另外, / 由于 FP / 高,经甲基的浓度高, 利于其与酚环上
Mr Fr 。 〔1 c等人 1研究在游离醛介质中, aele i on - 0
经甲基自 缩聚反应的动力学和机理,发现取代酚进
万方数据
第6 期
陈精明等:甲阶酚醛树脂的合成研究进展
·3 . 3
行自 缩聚反应出现活性差异有以下几个原因:1反 ) 应的基团有 2 种,即未取代的对位或邻位的芳环碳 和经甲基上的亚甲基碳;2基团的性能、在芳环上 ) 的位置的影响是显著的; ) 3各种酚的电离常数的差 异。电离常数随酚的取代增多而增大, 从而易形成 酚盐。芳环上加成的经甲基越多,缩聚的活性越 大, 所以高活性的取代物在缩聚的时候都会反应 掉,由此形成二聚物, 而且未取代的、 低活性的二 聚物生成的比较少,因此合成酚醛预聚物时初始的 单聚物的活性非常重要。另外测定各种( 取代) 酚的 活性大小为: 酚 < , 二经甲基酚 < 一 一 2 4 2 经甲 基酚 < 一 4 经 甲基酚 < 6 二羚甲基酚 2 一 , 2 6 二经甲基酚在反应时会迅速消耗,而 , 一 2 4 二经甲基酚会积累下来。这样, , 一 在加成反应 时,酚的消耗速度会在取代酚形成后下降。因此在 合成甲阶酚醛树脂时, 操作条件应该利于酚的快速
04 1 第 1 卷第 6 9 期 20 年 1 月
Vo. l1 9 No 6 .
No . 0 v 2 4 0
热 固 性 树 脂 T e o t Rs hr s t en m e吨 i
·3 1
甲阶酚醛树脂的合成研究进展
陈精明, 敖文亮,吴晓卫,朱文元
( 常州天马集团有限公司, 江苏 常州 230) 1 2 0
合成的酚醛树脂具有最高的交联度。当 FP大于 / 18 取代物很快达到比较高的浓度;FP .时, / 大于 10 .时,二、三取代物的浓度则与 FP无关。另 / 外, 酚环上的亚甲基键或醚键随 FP的增加而增 /
加, / 为2 时( 定p 当FP . 为恒 H值, 剂用量 6 催化
少) 聚合能力会下降。 , 2合成用催化剂从利于对位加成的角度排序如 )
对位和对 一 对位次甲基桥,而邻 一 邻位的则没有发
众多 , 〕 研究〔 ,均表明, 15 2 在甲阶酚醛树脂的 预
聚物中,由次甲基桥联接而成二酚基甲烷,绝大部 分都是对一 对位连接, 少量邻一 对位连接出现, 没
有发现对一对位次甲 基桥。 这是因为[对位上经 [ 5 1
甲基的缩聚不受酚经基和节醇之间的空间和化学的 影响,而邻位上的取代基则容易与对位的经甲基缩
关键词:甲阶酚醛树脂; m甲基; 化学计量比(/ ) 次甲 FP ; 基桥 中图分类号: Q2. 文献标识码: T 331 A 文章编号:1 2 73( 0) 一 01 0 0 一 422 40 03 一 4 0 0 6
1 前
言
醛在苯酚的邻位和对位进行加成反应, 如图 1 所
酚醛树脂是最早人工合成的树脂, 其耐热性 好、机械强度高、阻燃性能好、电绝缘性好,耐高 温蠕变性优良、价格低廉。但需要在高温高压下才 能固化成型, 使用条件受到限制。随着对新型酚醛 树脂及其复合材料研究的深人, 在安全要求日 益提 高的今天,酚醛树脂由于阻燃、低烟的特点,比环
GAtl A r ib 等人9 . o e。 〔使用液相色谱和 sra a ]
N R M 技术研究了缩聚温度对酚醛预聚物合成的影
响, 三乙 催化 P 为8 FP . 反 用 胺作 剂, H , 为1 , / 8
应温度分别为 6 0℃、8 0℃、9 5℃、9 一12℃ 8 0 ( 回流) 条件下合成了4 种甲阶酚醛树脂。发现随着 缩聚温度的提高,反应物消耗速率和初始加成产物 生成率增加;在回流温度下合成的预聚物的邻位加 成高于其他温度下的; 种预聚物中检测到了邻 - 4
P 值的 H 影响。 结果表明: 催化剂的量增大, 反应
物的消耗率和产物的生成率都加快、反应时间缩
短、 合 提高。 聚 度 但在所研究的P H范围内 (. 7 0 8 6 部分用NO 3 aH调节) P , H值对最终预聚 (H 2 M ( H C ( H NO , H 0 ) a O ) aH K , 一 . , 1 O ) g 2 , 2 , O
2 酚醛的化学计f比(/ ) FP对反应的影响
合成甲阶酚醛树脂的 FP / 必须大于 1 L B , . .
一 ., 26 三乙胺作催化剂进行合成。结果表明预聚 物中 游离醛的含量取决于反应物中醛的浓度,当
FP 10时,几乎没有游离醛,而 FP为 26 /为 . / .
M e 等人[通过合成6 a ri 2 nd f l 种不同FP1 一 .; /(. 25 2
部分是邻一 邻位或邻 一 对位次甲基桥, 没有发现对 一 对位次甲基桥的存在。出现这种现象的原因是苯 酚的对位上加成的经甲基非常少,即对位经甲基的 含量很低,因此在缩聚时的活性较低, 所以预聚物 中二苯化物含量很少, 聚合度很低。 不仅催化剂的类型对反应有影响, 催化剂的使 用量也能影响预聚物合成的机理和动力学。G .
氧树脂、不饱和聚醋树脂更具有竞争性。 甲阶酚醛树脂的合成反应分 2 个阶段, 一是甲
示‘ 二 酚 [ 是 环上活 ; ] 泼氢与9甲 基或9甲 基之间 缩
聚而脱水。这里涉及邻位、对位经甲基的活性大小, 因 此反应机理复杂。 影响反应的因素有:酚醛的化 学计量比(/) 催化剂类型和浓度、 FP、 反应温度、 反 应时间。酚醛树脂的合成条件、树脂的分子结构和 力学性能之间有密切的关系,因此对这些因素的研 究有重要的意义。本文试讨论以甲醛和苯酚为原料, 在碱性条件下合成甲阶酚醛树脂预聚物。
物的结构没有明显的影响。
LO 、三乙胺、醋酸锌。 iH 碱性催化剂的性能影响加成反应和缩聚反应的