酚醛树脂的合成.ppt

—C≡C—
苯及同 系物
CnH2n－6(n≥6) (不包括萘等)
—
代表物 CH4
H—C≡C—H
②烃的衍生物
合成酚醛树脂
• 酚醛树脂：酚类化合物，醛类化合物缩聚产物的通称。
其中以苯酚、甲醛缩聚而成的酚醛树脂最重要。
合成条件 酚醛树脂的合成及固化符合体型缩聚规律。 体型缩聚：某一2官能度单体和另一个2以上官 能度单体缩聚，将交联成体型高聚物。
(3) OH
2．树脂形成及性能的影响因素
影响因素包括：酚、醛类型及二者的摩尔比；催化剂类型等。 (1) 催化剂
常用催化剂：NaOH，NH3·H2O，Ba(OH)2等。 催化剂不同，合成的酚醛树脂性能也不同。 催化能力：NaOH >Ba(OH)2> NH3·H2O
(2) 酚、醛比例 理论上来讲：苯酚，甲醛二者等当量反应时，摩尔比应为1:1.5。(苯 酚：三官能度单体；甲醛：二官能度单体。)
酚、醛反应存在一个中性点，即PH=3.0～3.1时，酚、醛不反应。
3.1.2 热固性一阶酚醛树脂的合成
1．合成原理
合成条件：醛:酚>1，一般控制在1～1.5之间；碱催化，如NaOH、
Ba(OH)2、NH3·H2O等。
(1) 苯酚、甲醛的加成反应：缩聚反应起始阶段发生
OH
+ OH
O O
+H C H
O HOCH2
OH + HOCH2
HOCH2
O
OH
CH2
H
（3）随着反应温度升高，反应 HOCH2 时间延长，最后将生成高度交 联的体型结构。
OH
O
OH
CH2
+ H2O (1)
OH O
CH2 CH2OH
OH
O
OH
CH2
+ H2O + CH2O (2)
热固性树脂最终结构
工业上生产热固性酚醛树脂时，
(2)有机化学：研究有机物的组成、结构、性质、
制备方法与应用的科学。
（3）有机化合物的基本概念
A.烃：仅含碳和氢两种元素的有机物，又称为碳氢化合物。
烃的衍生物：烃分子里的氢原子被其他原子或原子团取代
而衍变成的有机物。
B.基：有机物分子中去掉某些原子或者原子团后剩下的原
子团。
注意：①基不带电荷，呈电中性。②有未成对电子存在。
③不稳定，不能单独存在。
如：—OH(羟基)电子式： OH－(氢氧根)电子式：
元素周期表.jpg
必须掌握的烃基包括：甲基(—CH3)、乙基(—C2H5)、正丙 基(—CH2CH2CH3)、异丙基[—CH(CH3)2]等。
元素周期表.jpg
C.官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。 必须掌握的官能团包括：碳碳双键(C=C)、碳碳三 键(—C≡C—)、卤素原子(—X)、羟基(—OH)、醛 基(—CHO)、羧基(—COOH)、酯键(—COO—)、 氨基(—NH2)、肽键(—C—NH—O)、硝基(—NO2) 等。
常用氨水做碱性催化剂，此时
氨水有两个作用：
OH
1，起催化作用
2，参与树脂生成反应
+ CH2O + NH3
O CH2 NH
CH2
+ C6H5OH
OH
CH2NH2
CH2O CH2O
OH
OH
CH2 NH CH2
CH2O CH2O
OH
CH2 O
CH2 N CH2
OH
OH
CH2 N CH2 CH2
C6H5OH
化合价，在有机物中H：＋1价、O：－2价、N(氨基
中)：－3价、X(卤素)：－1价。
3．有机化合物的分类 (1)按照构成有机化合物分子的碳的骨架来分
(2)按照有机物的特性和官能团来分 ①烃
类别 烷烃
烯烃
通式 CnH2n＋2(n≥1) CnH2n(n≥2)
(单烯烃)
官能团 —
炔烃
CnH2n－2(n≥2) (单炔烃)
酚醛树脂的合成
目录
• 1.有机化合物的概念 • 2.有机化合物中碳原子的成键特点 • 3.有机化合物的分类 • 4.酚醛树脂的合成
一．有机化合物概念
(1)有机化合物：通常称含C元素的化合物为有机
化合物，简称有机物，但碳的氧化物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ碳酸盐、
氰化物、硫氰化物等除外。
①氰化钾(KCN) ②氰酸铵(NH4CNO) ③尿素(H2NCONH2) ④碳化硅(SiC) ⑤乙炔(C2H2) ⑥醋酸
影响缩聚的因素： 醛:酚>1(摩尔比)
碱催化：可以人为控制缩聚反应程度。如可控制在可溶，可熔阶段 的热固性酚醛树脂或一阶酚醛树脂。进一步加热可使其进一步缩聚， 固化，(无规予聚物)。
酸催化：反应难以控制，无实用价值。
醛:酚<1
酸催化：合成热塑性酚醛树脂(线型结构，又称为二阶酚醛树脂)。 碱催化：反应初期得到的是一阶树脂在酚中的溶液，如保持酚存在， 进一步加热可得二阶酚醛树脂。
(3) 酚、醛类型
各种酚和醛，按其化学结构的不同，则其所具有官能 团的反应能力(反应活性)也不同。
酚：不同类型的酚，由于取代基的不同，会影响其反 应活性(反应速率)。
OH
>
H3C
CH3
3,5 二甲酚 7 . 75
OH
>
CH3
间甲酚
2 .88
OH OH
OH
OH
OH
CH3
CH3
>
>
>>
CH3 H3C
CH3
化学性质：常温下极易聚合生成高分子量的聚合体 → 聚甲醛，呈白色粉末 状。
OH
酚类(多官能度单体)：如 苯酚 苯1,熔酚三点（官4俗能0.称9度℃石；，炭沸酸点）181.7℃，无色针状晶体； 2,有特殊气味，在空气中易氧化呈微红色； 3,有毒，对皮肤有刺激性和腐蚀性，易渗入皮肤； 4,能溶于极性和非极性溶剂中，如乙醇，苯，甲醛水溶液； 5,在水中部分溶解，溶解度随温度增高而增大，当T﹥65℃时， 能与水以任意比例互溶。
其他：乙醛，丁醛。但反应活性较低，常与甲醛混合使用。但在酚环 间存在较长的碳链，使酚醛树脂固化后在受热时刚性下降
3.1.3 热塑性酚醛树脂的合成
1．合成原理
合成条件：甲醛:苯酚摩尔比<1，酸催化(采用三官能度酚，也可采 用二官能度酚)。
OH
O
H+
HCH
OH CH2OH OH
OH
OH
CH2
OH
HO
CH2
CH3
苯酚 3，4 二甲酚 2 , 5 二甲酚 对甲酚 邻甲酚
1
0 . 83
0 .71
0 . 35
0. 26
醛：以甲醛和糠醛应用最广。
HC CH
糠醛： HC C CHO O
糠醛由于取代基大，与甲醛相比，反应较缓慢。除了含醛基外，还有 双键存在，故反应能力大。苯酚与糠醛缩合的树脂，具有耐热性较高 的特点。
OH
H2O
CH2OH
HO
CH2
HO
最终结构
2．树脂形成及性能的影响因数
(1) 催化剂 催化剂的酸性大小及用量对反应有较大影响。酸量越多， 酸性越强，反应速度就越大，树脂的平均分子量也就越高。 常用品种：盐酸，草酸，硫酸等。
(2) 酚、醛比例 实际应用中，酚、醛的摩尔比控制在1:0.8~1:0.9之间。 醛量增加，会对酚醛树脂的性能产生以下影响：
注意：苯环不是官能团。
二、有机化合物中碳原子的成键特点
1．碳原子的成键特点
(1)每个C不但可与其他原子形成四个共价键，而且C
与C间也可形成共价键；
(2)C原子间不仅可以形成
，还可以形成
与
(3)多个C原子间可以形成长短不一的C链，C链中带
有支链；还可以结合成C环，且C链与C环也可结合；
在计算碳原子的化合价时一般先算出别的原子的总
单体分子在发生聚合反应时，参加反应的官 能团数目或某些功能团在化学反应中所具有的反应能力，
也就是在反应体系中实际起反应的单体的官能团数。 例1： 2HOOC-（CH2）4-COOH HO-（CH2）4-OH
酚醛树脂所用的原料有： 醛类(2官能度单体) ：常用甲醛 甲醛（又称蚁醛）
O HCH
为什么
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%的水溶液称福尔马林 （无色透明）
O
+ H2O
O CH2OH H2O
OH CH2OH + OH
OH
O
HC H
OH CH2OH
OH
HOH2C
CH2OH
OH CH2O
OH CH2OH
CH2O HOH2C
OH CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
（2）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。