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[摘 要]分析了酚醛树脂种类,酚醛树脂固化原理,酚醛树脂的特性,注塑工艺技术,酚醛树脂的未来发展及绿色酚醛树脂的研究。
[关键词]酚醛树脂;固化;特性;注塑工艺;绿色酚醛树脂
中图分类号:TQ433.431 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0037-01
1我国生产的酚醛树脂种类
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。酚与醛的摩尔比大于一,用酸类物质作催化剂,生成热塑性酚醛树脂;酚与醛的摩尔比小于一,用碱类物质作催化剂,生成热固性酚醛树脂。主要包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。我国主要生产有210、211、2112、2116、2118及2119等牌号。211树脂是用甲酚与甲醛缩合、松香改性、甘油酯化工艺得到;2118树脂由二酚基丙烷与甲醛缩合、松香改性、季戊四醇酯化工艺得到;2119树脂由二甲酚与甲醛缩合、松香改性、甘油酯化工艺得到;2112与2116树脂均采用酚醛浆配制,只是加成、酯化过程的配方不同;210树脂是松香苯酚甲醛甘油一步法生产制的。
2钡酚醛树脂的合成
2.1制备Ba(OH)2催化的浸渍用酚醛树脂的配方
n(苯酚):n(甲醛)=1.0:1.8,n(催化剂):n(苯酚)=0.03。原料在40℃时投入三口瓶并开始搅拌,先在低温下反应一段时间,再均匀升温至85~90℃,反应2h。然后树脂脱水至规定黏度,用冷水浴冷却到35~40℃出料。氢氧化钠催化酚醛树脂原料的物质的量比、合成工艺同钡酚醛树脂的合成工艺相同。
胶合板热压:在酚醛胶中加入10%面粉做填料,在不同温度和时间下胶压落叶松3层胶合板。单板含水率为8%~10%,尺寸为1.8mm×300mm×300mm,手工涂胶,施胶量260~280g/m2(双面),压力1.1MPa。
2.2结果与分析
2.2.1酚醛树脂的性能树脂的各项指标均能达到使用要求。钠酚醛树脂聚合时间在90s以上,而钡酚醛树脂聚合时间为60s左右。所合成的钡酚醛树脂的pH在8~9时,固化速度较快。虽然树脂处在强酸或强碱的条件下,固化速度会更快,但这时会对木材产生不利影响,通常不采用。因此,酚醛树脂可以在pH=8~9下直接使用。
2.2.2胶合板胶合强度结果分析
在120 3酚醛树脂的重要特性
3.1、高温性能:酚醛树脂固化后依靠其芳香环结构和高交联密度的特点而具有优良的耐热性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。酚醛树脂在200℃以下基本是稳定的,一般可在不超过180℃条件下长期使用。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域,例如耐火材料,摩擦材料,粘结剂和铸造行业。
3.2、粘结强度:酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。卓越的粘附性首选源于其大分子结构上的大量极性基团,极性强是促成其对材料浸润、粘附的有利因素。当酚醛树脂复合型材料加工成型为最终制品后,其中酚醛树脂粘结剂已经转变为交联网状结构并固化,得以保证粘结界面的稳定和持久。酚醛树脂是一种多功能与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂,润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料,摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度,耐热性能和电性能。水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度,电性能等。酚醛是普通电器行业中的首选材料。它可以经受短路,但仍能繼续工作;它可能受电击炭化,但从不燃烧;甚至还能经受电弧的打击。
3.3、高残碳率:在温度大约为1000℃的惰性气体条件下,酚醛树脂会产生很高的残碳,独特的抗烧蚀性,酚醛树脂交联网状结构有高达80%左右的理论含碳率,在无氧气氛下的高温热解残炭率通常在55%~75%之间。酚醛树脂在更高温度下热降解时吸收大量的热能,同时形成具有隔热作用的较高强度的炭化层,当用于航天飞行器的外部结构时,在其返回地面穿过大气之际,酚醛树脂的热降解高残炭特性就起到了独特的抗烧蚀性作用和对航天飞行器的保护作用。
3.4、低烟低毒:酚醛树脂具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下,用科学配方生产出的酚醛树脂系统,将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少,毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域,如矿山,防护栏和建筑业等。
3.5、良好的阻燃性:阻燃性对于建筑材料、石油化工设备和管道保温材料、交通运输工具的结构和装饰材料都是极其重要的性能。酚醛树脂制成的泡沫塑料以及酚醛树脂基复合材料在这些领域都有极高的利用价值,这是因为酚醛树脂有良好的阻燃性。大多数高分子树脂都是易燃的,需要加入阻燃剂才能达到阻燃效果。但是酚醛树脂是少有的例外,它不必添加阻燃剂可达到阻燃要求,且具有低烟释放、低烟毒性等特征,其燃烧发烟起始温度在500℃以上,而且表征发烟程度的最大消光系数为0.02。
3.6、抗化学性:交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇和各种碳氢化合物。
总之,有关酚醛树脂的开发和研究工作,主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展,向功能化、精细化发展,现在各单位以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。如不含甲醛的环保型新酚醛树脂。是由苯酚和芳烷基醚通过缩合反应而产生的,新酚醛树脂具有良好力学性能、耐热性能.新酚醛树脂粘结力强,化学稳定性好,耐热性高,硬化时收缩小,制品尺寸稳定。.
参考文献
[1]颜家才,王玉忠,苟景锋,等.酚醛树脂在油田化学领域的应用[J].钻井液与完井液,2007,24(B09):6-9.
[2]钱晓琳,吴文辉,于培志,等.用作弱凝胶交联剂的水溶性酚醛树脂的合成[J].油田化学,2005,22(3):241-244,261.
[3]陈铁龙,蒲万芬.油田稳油控水技术论文集[M].北京:石油工业出版社,2001:96-100.
[关键词]酚醛树脂;固化;特性;注塑工艺;绿色酚醛树脂
中图分类号:TQ433.431 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0037-01
1我国生产的酚醛树脂种类
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。酚与醛的摩尔比大于一,用酸类物质作催化剂,生成热塑性酚醛树脂;酚与醛的摩尔比小于一,用碱类物质作催化剂,生成热固性酚醛树脂。主要包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。我国主要生产有210、211、2112、2116、2118及2119等牌号。211树脂是用甲酚与甲醛缩合、松香改性、甘油酯化工艺得到;2118树脂由二酚基丙烷与甲醛缩合、松香改性、季戊四醇酯化工艺得到;2119树脂由二甲酚与甲醛缩合、松香改性、甘油酯化工艺得到;2112与2116树脂均采用酚醛浆配制,只是加成、酯化过程的配方不同;210树脂是松香苯酚甲醛甘油一步法生产制的。
2钡酚醛树脂的合成
2.1制备Ba(OH)2催化的浸渍用酚醛树脂的配方
n(苯酚):n(甲醛)=1.0:1.8,n(催化剂):n(苯酚)=0.03。原料在40℃时投入三口瓶并开始搅拌,先在低温下反应一段时间,再均匀升温至85~90℃,反应2h。然后树脂脱水至规定黏度,用冷水浴冷却到35~40℃出料。氢氧化钠催化酚醛树脂原料的物质的量比、合成工艺同钡酚醛树脂的合成工艺相同。
胶合板热压:在酚醛胶中加入10%面粉做填料,在不同温度和时间下胶压落叶松3层胶合板。单板含水率为8%~10%,尺寸为1.8mm×300mm×300mm,手工涂胶,施胶量260~280g/m2(双面),压力1.1MPa。
2.2结果与分析
2.2.1酚醛树脂的性能树脂的各项指标均能达到使用要求。钠酚醛树脂聚合时间在90s以上,而钡酚醛树脂聚合时间为60s左右。所合成的钡酚醛树脂的pH在8~9时,固化速度较快。虽然树脂处在强酸或强碱的条件下,固化速度会更快,但这时会对木材产生不利影响,通常不采用。因此,酚醛树脂可以在pH=8~9下直接使用。
2.2.2胶合板胶合强度结果分析
在120
3.1、高温性能:酚醛树脂固化后依靠其芳香环结构和高交联密度的特点而具有优良的耐热性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。酚醛树脂在200℃以下基本是稳定的,一般可在不超过180℃条件下长期使用。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域,例如耐火材料,摩擦材料,粘结剂和铸造行业。
3.2、粘结强度:酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。卓越的粘附性首选源于其大分子结构上的大量极性基团,极性强是促成其对材料浸润、粘附的有利因素。当酚醛树脂复合型材料加工成型为最终制品后,其中酚醛树脂粘结剂已经转变为交联网状结构并固化,得以保证粘结界面的稳定和持久。酚醛树脂是一种多功能与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂,润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料,摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度,耐热性能和电性能。水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度,电性能等。酚醛是普通电器行业中的首选材料。它可以经受短路,但仍能繼续工作;它可能受电击炭化,但从不燃烧;甚至还能经受电弧的打击。
3.3、高残碳率:在温度大约为1000℃的惰性气体条件下,酚醛树脂会产生很高的残碳,独特的抗烧蚀性,酚醛树脂交联网状结构有高达80%左右的理论含碳率,在无氧气氛下的高温热解残炭率通常在55%~75%之间。酚醛树脂在更高温度下热降解时吸收大量的热能,同时形成具有隔热作用的较高强度的炭化层,当用于航天飞行器的外部结构时,在其返回地面穿过大气之际,酚醛树脂的热降解高残炭特性就起到了独特的抗烧蚀性作用和对航天飞行器的保护作用。
3.4、低烟低毒:酚醛树脂具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下,用科学配方生产出的酚醛树脂系统,将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少,毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域,如矿山,防护栏和建筑业等。
3.5、良好的阻燃性:阻燃性对于建筑材料、石油化工设备和管道保温材料、交通运输工具的结构和装饰材料都是极其重要的性能。酚醛树脂制成的泡沫塑料以及酚醛树脂基复合材料在这些领域都有极高的利用价值,这是因为酚醛树脂有良好的阻燃性。大多数高分子树脂都是易燃的,需要加入阻燃剂才能达到阻燃效果。但是酚醛树脂是少有的例外,它不必添加阻燃剂可达到阻燃要求,且具有低烟释放、低烟毒性等特征,其燃烧发烟起始温度在500℃以上,而且表征发烟程度的最大消光系数为0.02。
3.6、抗化学性:交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇和各种碳氢化合物。
总之,有关酚醛树脂的开发和研究工作,主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展,向功能化、精细化发展,现在各单位以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。如不含甲醛的环保型新酚醛树脂。是由苯酚和芳烷基醚通过缩合反应而产生的,新酚醛树脂具有良好力学性能、耐热性能.新酚醛树脂粘结力强,化学稳定性好,耐热性高,硬化时收缩小,制品尺寸稳定。.
参考文献
[1]颜家才,王玉忠,苟景锋,等.酚醛树脂在油田化学领域的应用[J].钻井液与完井液,2007,24(B09):6-9.
[2]钱晓琳,吴文辉,于培志,等.用作弱凝胶交联剂的水溶性酚醛树脂的合成[J].油田化学,2005,22(3):241-244,261.
[3]陈铁龙,蒲万芬.油田稳油控水技术论文集[M].北京:石油工业出版社,2001:96-100.