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酚醛树脂的应用与合成

发布日期:2020/11/4 11:05:22

简介

酚醛树脂,也叫电木,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。固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质,因含有游离酚而呈微红色,实体的比重平均1.7左右,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。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。

发展历史

---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状产物,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)。

---1907年,巴克兰申请了关于酚醛树脂“加压、加热”’固化的专利。并于1910年10月10日成立Bakelite公司,分布在许多国家,他们先后申请了400多个专利,预见到除酚醛树脂作烧蚀材料以外的主要应用,解决了酚醛树脂应用的关键问题。巴克兰还成功地获得了施加高压使酚醛预聚物固化的技术,他明确指出,酚醛树脂是否具有热塑性取决于苯酚与甲醛的用量比和所用催化剂类型,在碱性催化剂存在下即使苯酚过量一些,生成物也是热固性树脂,受热后能够转变为不溶不熔树脂。

---1911年,艾尔斯沃思(Aylesworth)发现用六次甲基四胺可以使酚醛树脂固化,转变为不溶不熔状态,使其具有较高电绝缘性等应用特性。酚醛树脂因此开始用于电绝缘制品。

---1912~1913年,俄国科学家彼得洛夫、塔拉索夫等研究了在石油磺酸和芳香族磺酸存在下的酚与醛的反应,并发明了将其注塑成型制取酚醛树脂注塑制品的方法。

---1913年,德国科学家阿尔贝特发明了松香改性酚醛树脂,这种树脂适合制作油漆涂料,这一发明为酚醛树脂在涂料领域的应用铺展了成功之路。

---1914年,日本引进巴克兰技术在东京开始生产酚醛树脂,开创了亚洲先河。

---1923年,美国投产苯酚糠醛模塑粉。

---1930年,酚醛泡沫塑料在美国投产。

---1937年,开发了增塑的醚化的酚醛树脂并用于油漆涂料。

---1945年,高邻位酚醛树脂及其快速成型模压粉在美国工业化生产。

---1946年,美国投产丁腈橡胶改性酚醛树脂及其模塑粉。

---1949年,苯胺改性酚醛模塑粉商品面市。

合成原理

1 加成反应

在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚。

2 缩合及缩聚反应

缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。

缩合反应不断进行的结果是缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。

多年来研究分析通常认为,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。

应用

酚醛树脂在磨料磨具行业的应用 

树脂磨具的结合剂就是 酚醛 树脂 ,其作用是把 松散的磨料固结起来 ,形成具有一定形状 ,一定硬度 和强度 ,并且有一定磨削性 能的工具 。粉状分选树 脂和液体酚醛树脂都是作为砂 轮结合剂 的,但其作 用不同。液体酚醛树脂是磨料 的湿润剂,而粉状酚 醛树脂是主结合剂,在砂轮中总的树脂加人量范围在 15% 一18%。

酚醛树脂再耐火材料中的应用 

酚醛树脂由于其自身的特性 ,已成为生产定形和不定形以及浸渍耐火材料领域的选择。酚醛树脂在相对低的温度下可以固化 ,形成高交联聚合物的结构,使之具有强度高 ,尺寸稳定 ,性能好的特点 ,在热分解过程中,残碳率高达 4O~6o%。

酚醛树脂在摩擦材料中的应用 

摩擦材料是一种非常复杂 的复合物 ,对于这样复杂的混合物,混合成分之间的相互作用 ,过程参数的影响以及刹车片与对偶所产生 的作用 ,导致了一种表面化学和机械的相互作用机理 ,这是 一种非常复杂难以理解的过程。树脂对最终产 品摩 擦性能所产生的影响取决于生产工艺过程和生产条件树脂流动度短和乌洛托品含量低可以降低摩擦材料的密度和提高气孔率 ,减少 所产生的氨气。反之就会导致摩擦材料的高密度和低气孔率 ,增加所产生的氨气。高密度和低气孔率会导致起泡现象的发生。但是,压制时间、温度以及所使用的压力都会直接影响摩擦材料的实际密度和气孔率。

储运条件

储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过37℃。远离火种、热源。保持容器密封。应与氧化剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。

发展状况

由于行业内竞争导致的结果就是现在酚醛树脂行业报价一般都是有两个以上的价格,一种就是标准价格一种就是现款交易的价格。很多企业为了快速回笼资金就对现款的客户进一步的让利,特别是在年终刺激销售的阶段,类似情况层出不穷。 酚醛树脂和耐火材料行业一样,都面临着部分小企业下调价格来实现签单目的的状况。这一状况对那些小规模的生产作坊影响不大,他们生产成本低,跟着下调价格也可以应对。但对于像平洋实业有限公司这样的大企业来讲,从原料和加工,从技术到规模都是很大的,各项成本都比较高,价格继续下调将会亏本。所以面对这些低价竞争者和惨淡市场也是无可奈何。但是企业要生存,资金就得回转,迫于这些压力,很多大型企业也是不得已而为之的去下调酚醛树脂价格,以便更快的解决库存积压问题。

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