酚醛樹脂生產(chǎn)技術(shù)存在問題及發(fā)展方向研究

1、<p>　　酚醛樹脂生產(chǎn)技術(shù)存在問題及發(fā)展方向研究</p><p>　　摘 要：通過分析酚醛樹脂的性能和加工技術(shù)，指出了酚醛樹脂存在的問題、改進(jìn)的途徑、應(yīng)用范圍及酚醛樹脂的發(fā)展方向。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：酚醛樹脂 性能 生產(chǎn)技術(shù) 存在問題 改進(jìn)途徑 發(fā)展方向 </p><p>　　酚醛樹脂是酚與醛經(jīng)聚合制得的合成樹脂統(tǒng)稱， 原為無色或黃褐色透明物

2、，因含有游離分子而呈微紅色，市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強(qiáng)酸發(fā)生分解，遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。對(duì)水、弱酸、弱堿溶液穩(wěn)定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經(jīng)中和、水洗而制成的樹脂。因選用催化劑的不同，可分為熱固性和熱塑性兩類。主要包括：線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。 </p><p>　　一、酚醛樹脂的性能 &l

3、t;/p><p><b>　　1.高溫性能 </b></p><p>　　酚醛樹脂最重要的特征就是耐高溫性，即使在非常高的溫度下，也能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和尺寸的穩(wěn)定性。正因?yàn)檫@個(gè)原因，酚醛樹脂才被應(yīng)用于一些高溫領(lǐng)域，例如耐火材料，摩擦材料，粘結(jié)劑和鑄造行業(yè)。 </p><p><b>　　2.粘結(jié)強(qiáng)度 </b></p&g

4、t;<p>　　酚醛樹脂是一個(gè)重要的粘結(jié)劑。是一種多功能與各種各樣的有機(jī)和無機(jī)填料都能相容的物質(zhì)。潤濕速度特別快，且在交聯(lián)后為磨具、耐火材料、摩擦材料及電木粉提供所需要的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能和電性能。水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其它類似的物質(zhì)為它們提供機(jī)械強(qiáng)度，電性能等。 </p><p><b>　　3.高殘?zhí)悸?</b></p>

5、<p>　　溫度在1000℃ 的惰性氣體條件下，酚醛樹脂會(huì)產(chǎn)生很高的殘?zhí)迹@有利于維持酚醛樹脂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。酚醛樹脂的這種特性，也是它能用于耐火材料領(lǐng)域的一個(gè)重要原因。 </p><p><b>　　4.低煙低毒 </b></p><p>　　與其他樹脂系統(tǒng)相比，酚醛樹脂系統(tǒng)具有低煙低毒的優(yōu)勢。在燃燒的情況下，用科學(xué)配方生產(chǎn)出的酚醛樹脂系統(tǒng)，將會(huì)緩慢分解產(chǎn)

6、生氫氣、碳?xì)浠衔铩⑺魵夂吞佳趸?。分解過程中所產(chǎn)生的煙相對(duì)少，毒性也相對(duì)低。 </p><p><b>　　5.抗化學(xué)性 </b></p><p>　　交聯(lián)后的酚醛樹脂可以抵制任何化學(xué)物質(zhì)的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇和各種碳?xì)浠衔铩?</p><p>　　二、酚醛樹脂的生產(chǎn)技術(shù) </p><p>　　常用原料

7、為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對(duì)叔丁基或?qū)Ρ交雍图兹?、糠醛等。生產(chǎn)過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應(yīng)器并混合均勻，加入催化劑攪拌，加熱至55～65℃，反應(yīng)放熱使物料自動(dòng)升溫至沸騰。此后繼續(xù)加熱保持微沸騰（96～98℃）至終點(diǎn)，經(jīng)減壓脫水后即可出料。近年開發(fā)成功連續(xù)縮聚生產(chǎn)酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的因素為酚與醛的化學(xué)結(jié)構(gòu)、摩爾比和反應(yīng)介質(zhì)的pH。酚與醛的摩爾比大于或等于1時(shí)，初始產(chǎn)物為一羥甲基酚，縮聚時(shí)生成線型樹

8、脂；小于1時(shí)生成多羥甲基酚衍生物，形成的縮聚樹脂可交聯(lián)固化。反應(yīng)介質(zhì)的pH小于7時(shí)，生成的羥甲基酚很不穩(wěn)定，易縮聚成線型樹脂；大于7時(shí)縮聚緩慢，有利于多羥甲基酚衍生物的生成。生產(chǎn)熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑使介質(zhì)pH為0.5～1.5。為避免劇烈沸騰，催化劑可分次加入，沸騰反應(yīng)時(shí)間一般為3～6h，脫水可在常壓或減壓下進(jìn)行，最終脫水溫度為140～160℃，樹脂分子量為500～900。生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨

9、水和氧化鋅作催化劑，沸騰反應(yīng)時(shí)間1～3h，脫水溫度不超過90℃，樹脂分子量為500～1000。強(qiáng)堿催化劑有利于增</p><p><b>　　三、存在問題 </b></p><p>　　工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)高性能材料提出了更高的要求，如較高的分解溫度，較好的耐磨性能，足夠的韌性和強(qiáng)度等。由于酚醛樹脂在結(jié)構(gòu)上存在弱點(diǎn)：酚羥基和亞基易氧化，因此耐熱性受到影響。再就是普通酚醛

10、樹脂在200℃以下能夠長期穩(wěn)定使用，但超過200℃便明顯發(fā)生變化。從300℃～360℃起進(jìn)入熱分解階段，到600℃～900℃釋放CO、C02、H2O、苯酚等物質(zhì)。而且普通酚醛樹脂固化時(shí)釋放水分子，脆性大，韌性差，限制了其在高性能材料方面的發(fā)展。 </p><p>　　四、改進(jìn)酚醛樹脂的途徑 </p><p>　　在酚醛樹脂中加入外增韌物質(zhì)，如天然橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠及熱塑性樹脂等；在酚

11、醛樹脂中加入內(nèi)增韌物質(zhì)，如使酚羥基醚化，在酚核間引入長的亞甲基鏈及其他柔性基團(tuán)等；用玻璃纖維、玻璃布及石棉等增強(qiáng)材料來改善脆性。其他改進(jìn)的方法還有：將酚醛樹脂的酚羥基醚化，酯化、重金屬螯合，或者增加固化劑加入量，嚴(yán)格成型條件或后固化條件，或者導(dǎo)入亞胺環(huán)或三嗪環(huán)等剛性結(jié)構(gòu)。這些方法雖然提高了樹脂的耐熱性，但韌性卻下降了。目前很難同時(shí)既提高了樹脂的韌性又改進(jìn)其耐熱性。 </p><p>　　五、酚醛樹脂的應(yīng)用 <

12、;/p><p><b>　　1.壓塑粉 </b></p><p>　　壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法制成各種塑料制品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用于制造開關(guān)、插座、插頭等電氣零件，日用品及其他工業(yè)制品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用于制造高電絕緣制件。增強(qiáng)酚醛塑料是以酚醛樹脂溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物，經(jīng)干燥、壓制成型的各種增強(qiáng)塑料是重要的工業(yè)材料。它不僅機(jī)械強(qiáng)度高、

13、綜合性能好，而且可進(jìn)行機(jī)械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強(qiáng)的酚醛塑料主要用于制造各種制動(dòng)器摩擦片和化工防腐蝕塑料；高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)的酚醛塑料是航天工業(yè)的重要耐燒蝕材料。酚醛涂料是以松香改性的酚醛樹脂、丁醇醚化的酚醛樹脂以及對(duì)叔丁基酚醛樹脂、對(duì)苯基酚醛樹脂均與桐油、亞麻子油有良好的混溶性，是涂料工業(yè)的重要原料。 </p><p><b>　　2.酚醛膠 </b></p&g

14、t;<p>　　熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆，主要用于膠合板和精鑄砂型的粘結(jié)。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑，在結(jié)構(gòu)膠中占有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環(huán)氧、酚醛-環(huán)氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結(jié)強(qiáng)度高的特點(diǎn)。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優(yōu)異性能，是結(jié)構(gòu)膠粘劑的優(yōu)良品種。 　　3.酚醛纖維 </p><

15、;p>　　主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料，經(jīng)熔融紡絲后浸于聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理，得到甲醛交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)纖維。抗燃性能突出，極限氧指數(shù)為34，不熔融也不延燃，具有自熄性，還能耐濃鹽酸和氫氟酸，但耐硫酸、硝酸和強(qiáng)堿的性能較差。主要用作防護(hù)服及耐燃織物或室內(nèi)裝飾品，也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材料等，還可加工成低強(qiáng)度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子交換纖維等。 </p><p><b>　

16、　4.防腐蝕材料 </b></p><p>　　熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領(lǐng)域中常用的幾種形式：酚醛樹脂涂料；酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環(huán)氧樹脂復(fù)合玻璃鋼；酚醛樹脂膠泥、砂漿；酚醛樹脂浸漬、壓型石墨制品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉。 </p><p><b>　　5.隔熱保溫材料

17、 </b></p><p>　　主要是酚醛樹脂的發(fā)泡材料，酚醛泡沫產(chǎn)品特點(diǎn)是保溫、隔熱、防火、質(zhì)輕，作為絕熱、節(jié)能、防火的新材料可廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)、輕質(zhì)保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料、車船等場所的保溫領(lǐng)域。酚醛泡沫因其導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫性能好，被譽(yù)為保溫之王。還具有難燃、熱穩(wěn)定性好、質(zhì)輕、低煙、低毒、耐熱、力學(xué)強(qiáng)度高、隔音、抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)、耐侯型好等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，酚醛泡沫塑料原料來

18、源豐富，價(jià)格低廉，而且生產(chǎn)加工簡單，產(chǎn)品用途廣泛。 </p><p>　　六、酚醛樹脂的發(fā)展方向 </p><p>　　1.綠色酚醛樹脂的研究 </p><p>　　酚醛樹脂的生產(chǎn)和使用會(huì)給環(huán)境帶來一定程度的污染，影響整個(gè)生態(tài)環(huán)境，然而注意或加強(qiáng)治理污染，包括廢水處理和廢舊酚醛樹脂產(chǎn)品及其復(fù)合材料的循環(huán)利用，可使酚醛樹脂健康而快速發(fā)展。 </p>&l

19、t;p>　　2.酚醛樹脂的最新發(fā)展及展望 </p><p>　　有關(guān)酚醛樹脂的開發(fā)和研究工作，主要圍繞著增強(qiáng)、阻燃、低煙以及成型適用性方面開展，向功能化、精細(xì)化發(fā)展，各國科學(xué)家要以高附加值的酚醛樹脂材料為研究開發(fā)對(duì)象。 </p><p>　　3.不含甲醛的環(huán)保型新酚樹脂 </p><p>　　新酚樹脂為高分子化合物，是由苯酚和芳烷基醚通過縮合反應(yīng)而產(chǎn)生的，新酚

20、樹脂具有良好力學(xué)性能、耐熱性能，粘結(jié)力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱性高，硬化時(shí)收縮小，制品尺寸穩(wěn)定。粘結(jié)強(qiáng)度比酚醛樹脂提高20%以上，耐熱性提高100℃以上。新酚樹脂制品可在250℃下長期使用，制品耐濕耐堿。 </p><p>　　總之，酚醛樹脂是一種最經(jīng)典的人工合成樹脂。酚醛樹脂作為三大熱固性樹脂之一，由于原科簡單易得，樹脂的機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫蠕變性優(yōu)良、電絕緣性好、耐燒蝕、耐熱性好、阻燃以及成型加工性好等優(yōu)良性能得