酚醛树脂

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酚醛树脂

酚醛树脂

酚醛树脂以酚类与醛类为原料,在催化剂作用下,缩聚而得到的树脂,统称为酚醛树脂。

酚醛树脂是应用于工业上最早的一种合成树脂。

由于它原材料来源丰富,合成工艺简单,成本较低,而且具有良好的化学性能、物理性能、力学性能和电气绝缘性能,具有广泛的用途。

它可以根据不同的使用要求,合成各种使用性能的酚醛树脂,例如,可制成耐热纤维、黏合剂、泡沫塑料等。

酚醛纤维酚醛纤维具有优异的阻燃、抗烧蚀、高热稳定性和吸声等特性,得到了广泛应用。

酚醛纤维是过量的苯酚与甲醛反应生成直线性酚醛树脂,酚醛树脂经熔融纺丝,在酸和醛的混合液中固化形成不溶不熔纤维。

纺出纤维的固化反应,就是此聚合物纤维原丝在酸催化作用下进一步同甲醛发生的加成缩合反应,生成亚甲基桥键-CH2-和亚甲基醚键-CH2OCH2-化合物。

(l)酚醛纤维的制备在草酸催化作用下,使过量苯酚与甲酸反应,合成直线形热塑性酚醛树脂;进一步分馏,制备出软化点130℃、数均分子量2000和游离酚含量小于0.3%的高纯可纺性热塑性酚醛树脂;再经熔融纺丝,纺制成平均直径1Oum的纤维;将初生纤维固定在石墨夹板上,浸入盛有甲醛和盐酸水溶液的固化液的反应器内,按一定的升温速率升温至95℃,进行固化反应,得到酚醛纤维。

甲醛浓度、盐酸浓度、升温速率等因素对固化反应产生影响,最终影响酚醛纤维的性能。

(2)影响酚醛纤维性能的因素初生纤维的熔并温度随着甲醛浓度的增大而依次降低。

其原因在于甲醛与酚醛树脂具有良好的相容性,甲醛的浓度越高,对酚醛树脂的渗透性越强;甲醛对酚醛树脂有显著的溶胀作用,并使其在甲醛浓溶液中的熔点降低。

为提高+CH2OH在纤维内部的扩散速度,在+CH20H马初生纤维的液固反应体系中,选用高浓度的+CH30(18.5%),即HCHO (37%)与HCl(37%)各50%相混合。

将初生纤维置于18.5%的盐酸溶液中,按10℃/h的速率升温至95℃,并在此温度下恒温2h。

初生纤维在反应结束后变成棕红色纤维,将此反应生成物用热台显微镜和IR进行分析,结果表明,初生纤维经盐酸处理后亚甲基-CH2-和酚羟基-OH吸收峰相对强度减少,出现了新的吸收峰芳香醚键C-O-C和芳香酮键C-C=O。

酚醛树脂制备方程式

酚醛树脂制备方程式

酚醛树脂制备方程式
酚醛树脂合成反应方程式为nHCHO+nR-OH = -(-R-CH₂-)n-OH。

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;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。

扩展资料:
酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等;热固性酚醛树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式:酚醛树脂涂料;酚醛树脂玻璃钢、酚醛-环氧树脂复合玻璃钢;酚醛树脂胶泥、砂浆;酚醛树脂浸渍、压型石墨制品。

热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。

常温固化可使用无毒常温固化剂NL,也可使用苯磺酰氯或石油磺酸,但后两种材料的毒性、刺激性较大。

酚醛树脂

酚醛树脂

1.酚醛树脂就是一类由酚类化合物与醛类化合物缩聚而成,其中以苯酚与甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。

2、酚醛树脂的历史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壮产物,但未开展研究;1902年,布卢默(L. Blumer)用酒石酸135份作催化剂,得到了第一个商业化酚醛树脂,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)。

3、酚醛树脂的特性原料价格便宜,生产工艺简单而成熟,制造及加工设备投资少,成型加工容易;树脂既可混入无机填料或有机填料做成膜塑料,也可浸渍织物制层压制品,还可以发泡; 制品尺寸稳定;耐热、耐燃,可自灭,电绝缘性能好,但耐电弧性差; 化学稳定性好,耐酸性强,但不耐碱。

4.酚醛树脂的分类由于采用酚、醛的种类、催化剂类别、酚与醛的摩尔比的不同可生产出多种多样的酚醛树脂,它包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂、水溶性酚醛树脂。

5.热塑性酚醛树脂的制备线性酚醛树脂是甲醛和苯酚以0.75-0.85:1的摩尔比聚合得到的,常以草酸或硫酸作催化剂,加热回流2-4h ,聚合反应就可以完成。

催化剂的用量为每100份苯酚加1-2份草酸或不足1份的硫酸。

由于加入甲醛的量少,只能生成低分子量线性聚合物。

反应混合物在高温脱水、冷却后粉碎,混入5%-15%的六亚甲基四胺,加热即迅速发生交联。

本实验采用酸催化,其反应机理及方程式如下:CHO H +CH HHO+OHCH 2OHOHH 2COHCHH O OH+n nOHH 2Cnn +H 2O(在酸性催化剂存在下,甲醛与过量的苯酚(其摩尔比约为6:7或5:6)反应生成热塑性酚醛树脂,其反应过程如下:苯酚和甲醛之间首先发生加成反应得一羟甲基苯酚:在酸性介质条件下,一羟甲基苯酚很活泼,它很快与另一苯酚分子上的邻、对位的氢原子发生脱水反应(缩合反应),以次甲基桥连接起来:因为反应可以发生在邻位和对位,故产物是各种不同位置的异构体的混合物,它们还可以继续与甲醛和苯酚反应。

酚醛树脂

酚醛树脂

酚醛树脂(一)简介: 名称:酚醛树脂phenolic resin, 简称 PF。

化学式:颜色:固体酚醛树脂为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加色形状:有颗粒、粉末状。

溶解性:不溶于水,溶于着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜丙酮、酒精等有机溶剂中化学稳定性:耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。

两类分类:因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性(二)酚醛树脂合成原理:热固性酚醛树脂的生成原理和制备工艺热固性酚醛树脂的生成原理热固性酚醛树脂的生成条件:碱催化,醛过量。

聚合反应过程:加成反应缩合反应加成反应机理:用无机碱或叔胺(没有活性氢)催化时O+ OH + H2OO O OHO+HCH CH2OHCH2OH H 2O+OHO O O O CH2O+ H C HH CH 2OH在碱性条件下,上述产物组分复杂,为各种羟甲基酚的混合物。

缩合反应机理: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。

O OHHOCH 2 + HOCH2O OH OOHCH2CH2HOCH 2HCH2OHOH OHO OH O OHCH2CH2HOCH 2+ H2O + H2O + CH2O(1) (2)随着反应温度升高,反应时间延长,最后将生成高度交联的体型结构。

工业上生产热固性酚醛树脂时,常用氨水做碱性催化剂,此时氨水有两个作用:① 起催化作用② 参与树脂生成反应OH OHCH 2O+ CH2O + NH3CH2 NH2CH 2OOCH2 NHOH OHCH2+C H OH CH2NH CH26 5OH CH2 OCH2O CH2N CH 2C6H5OH CH2OOH OHCH2 N CH2CH 2(3)OH反应特点:1、碱性介质中,各种羟甲基酚都稳定,加成反应快,缩合反应慢。

2、放热较少,反应进行较缓和。

3、根据反应程度,一般将反应过程分为三个阶段,各阶段产物性质不同。

A阶段:产物为液体或固体,含较多的羟甲基,极性较强,能全部或部分溶于水中,有时称水溶性树脂或可溶性酚醛树脂。

酚醛树脂及其合成

酚醛树脂及其合成

酚醛树脂及其合成
酚醛树脂是一种广泛应用于制作各种塑料和涂料的合成树脂。

酚醛树
脂的合成方法有多种,包括酚醛缩聚法和酚醛酸碱缩聚法等。

酚醛树脂的合成主要是通过酚和醛的缩聚反应生成,其最早的合成方
法是酚醛酸碱缩聚法。

首先,在碱性条件下,将酚和醛混合反应生成酚醛
酸型预聚体。

然后,在弱酸条件下,将酚醛酸型预聚体进行进一步的缩聚
反应,生成酚醛树脂。

酚醛缩聚法是另一种常用的合成方法。

在此方法中,使用酚和醛的缩
聚反应生成酚醛树脂。

这种方法的特点是操作简单,反应时间短,适用于
大量生产。

酚醛树脂的合成过程是一个复杂的化学反应链。

缩聚反应发生在活性
酚和缩聚剂的作用下。

在这个过程中,首先,活性酚作为缩聚剂的亲核试
剂与酚发生亲核取代反应。

然后,生成的活性酚与醛发生缩酮反应,形成
中间酚醛酸型预聚体。

最后,通过酚醛酸型预聚体的缩聚反应,形成酚醛
树脂。

酚醛树脂具有许多优良的性能,包括优异的机械强度、耐磨性、耐化
学性等。

它们还具有良好的耐温性能,在高温下保持较好的物理和化学性质。

因此,酚醛树脂被广泛应用于制造电器、汽车零部件、家具和建筑材
料等。

此外,酚醛树脂还可以用作涂料的成膜剂,提高涂料的附着力和耐
久性。

总之,酚醛树脂是一种重要的合成树脂,通过酚和醛的缩聚反应合成。

酚醛树脂具有许多优良的性能,并且可以广泛应用于制造塑料和涂料。


的合成方法有酚醛缩聚法和酚醛酸碱缩聚法等。

酚醛树脂的研究和应用在化学工业领域具有重要的意义。

酚醛树脂

酚醛树脂

酚醛树脂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。

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。

酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。

原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。

耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。

不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。

苯酚与甲醛缩聚而得。

酚醛树脂,是一种合成塑料,无色或黄褐色透明固体,因电气设备使用较多,也俗称电木。

耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性优良,耐酸性较好,耐碱性差,机械和电气性能良好,易于切割,分为热固性塑料和热塑性塑料两类。

合成时加入不同组分,可获得功能各异的改性酚醛树脂,具有不同的优良特性,如耐碱性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性等。

苯酚和甲醛在酸触媒或碱触媒条件下进行缩聚,生成酚醛树脂和水。

热塑性酚醛树脂需用乌洛托品作固化剂。

nC6H5OH + nHCHO → [C6H3OHCH2]n + nH2O酚醛树脂是德国化学家阿道夫·冯·拜尔(1835年-1917年)于1872年首次合成。

1907年,出生于比利时的美国化学家利奥·亨德里克·贝克兰(Leo Hendrik Baekeland,1863年-1 944年)改进了酚醛树脂的生产技术,将树脂实用化、工业化。

1910年,他建立通用贝克莱特公司(General Bakelite),并用根据自己的名字赋予酚醛树脂商标名“Bakelite”。

[1]苯酚-甲醛树脂是最早工业化的合成树脂。

酚醛树脂高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,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。

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。

酚醛树脂生产工艺类型

酚醛树脂生产工艺类型

酚醛树脂生产工艺类型
酚醛树脂是一种广泛用于制造塑料、涂料和粘合剂等的有机化合物。

其生产工艺一般可分为两种类型:碱催化法和酸催化法。

1. 碱催化法:
碱催化法是酚醛树脂生产中最常用的方法。

其主要步骤包括酚和甲醛的缩聚反应、水脱甲基反应和酸性中和反应。

(1)酚和甲醛的缩聚反应:
在鹼性催化劑(如氢氧化钠)的存在下,酚和甲醛进行缩聚反应,生成酚醛中间产物。

(2)水脱甲基反应:
在碱性条件下,通过加水,使缩聚产物中的醛基发生水脱甲基反应,生成更稳定的酚醛树脂。

(3)酸性中和反应:
通过加入酸性催化剂(如硫酸、盐酸等)进行酸性中和反应,将碱性催化剂中的碱中和掉,使体系中的PH值逐渐下降,从
而控制酚醛树脂的分子量和官能团的数量。

2. 酸催化法:
酸催化法是另一种常用的酚醛树脂生产方法,其主要步骤包括预聚法和后聚法。

(1)预聚法:
在酸性催化剂(如盐酸)的存在下,酚和甲醛进行预聚反应,
生成具有一定分子量的酚醛预聚物。

(2)后聚法:
通过将酚醛预聚物溶解在酸性条件下,加入甲醛进行后聚反应,生成终聚物。

在该过程中,通过控制酸性催化剂的用量和反应温度,可以调控酚醛树脂终聚物的分子量和官能团的数量。

在酚醛树脂的生产过程中,还需要进行溶剂脱水、洗涤、过滤、干燥等后续处理工艺,最终得到符合要求的酚醛树脂产品。

这些工艺可以根据具体的生产要求进行调整和补充。

酚醛树脂的合成原理

酚醛树脂的合成原理

酚醛树脂的合成原理
酚醛树脂是一类重要的合成树脂,在化工和材料领域具有广泛的应用。

其合成原理主要是通过酚和醛的缩聚反应来制备。

酚醛树脂的合成原理涉及到两种主要的原料,即酚和醛。

酚是一类含有羟基的有机化合物,分子中至少含有一个羟基(—OH)。

醛是一类含有羰基的有机化合物,分子中含有一个或多个羰基(—C=O)。

酚和醛的结构特点使得它们在缩聚反应中能够发生反应。

酚醛树脂的合成原理涉及到缩聚反应。

在酚和醛的存在下,它们会通过缩聚反应形成C—O—C键,从而生成酚醛树脂。

具体来说,酚和醛分子中的羟基和羰基会发生反应,形成醚键。

这种反应是通过羟基上的氧原子与羰基上的碳原子之间的亲核加成反应来实现的。

反应过程中,醛分子中的羰基会被还原为羟基,而酚分子中的羟基则被氧原子取代,从而形成酚醛树脂的结构。

酚醛树脂的合成原理还涉及到缩聚反应的条件和催化剂的选择。

在合成过程中,需要控制反应的温度、压力和反应时间等条件,以获得理想的产物。

此外,还可以选择适当的催化剂来促进缩聚反应的进行。

常用的催化剂包括酸性催化剂和碱性催化剂。

酸性催化剂可以提供氢离子,促进羟基和羰基之间的反应;碱性催化剂则可以提供氢氧根离子,从而促进酚和醛的缩聚反应。

酚醛树脂的合成原理是通过酚和醛的缩聚反应来制备。

这种反应是
通过羟基和羰基之间的亲核加成反应实现的,形成C—O—C键。

在实际合成过程中,需要控制反应条件和选择合适的催化剂,以获得理想的产物。

酚醛树脂具有广泛的应用前景,其合成原理的研究对于推动相关领域的发展具有重要意义。

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1 前言酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。

与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比,在阻燃方面它具有特殊的优良胜能。

其重量轻,刚性大,尺寸稳定性好,耐化学腐蚀,耐热性好,难燃,自熄,低烟雾,耐火焰穿透,遇火无洒落物,价格低廉,是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料,因而受到人们的广泛重视。

目前,酚醛泡沫已成为泡沫塑料中发展最快的品种之一。

消费量不断增长,应用范围不断扩大,国内外研究和开发都相当活跃。

然而,酚醛泡沫最大的弱点是脆性大,开孔率高,因此提高它的韧性是改善酚醛泡沫性能的关键技术。

本文主要就酚醛泡沫的制备中所用发泡助剂、发泡机理和泡沫增韧的新进展作一介绍。

2 发泡助剂2.1 催化剂/固化剂酚醛泡沫一般是在室温或低热条件下制备,因此需以酸作催化剂。

当酸作催化剂时,酸能加速树脂分子间的缩聚反应,反应放出的热量促使发泡剂急剧气化,而使乳化树脂膨起,同时树脂固化。

反应的催化剂也是树脂的固化剂。

在环境温度下固化剂的类型和数量对获得优质泡沫是极其重要的。

固化剂的选择应使聚合物的固化速度与发泡速度匹配。

因此,要求所用的固化剂能够使固化速度在很宽的范围内变化,固化反应本身又能在比较低的温度下进行。

固化剂分无机酸和有机酸,无机酸如硫酸、盐酸、磷酸等。

有机酸有草酸、已二酸、苯硝酸、酚硝酸、甲苯磺酸,苯磺酸,石油磺酸等。

无机酸价格低,但固化速度太快,对金属有很强的腐蚀作用,因此防腐成为酚醛泡沫使用中的一大难题。

研究表明,可利用甲醇、乙醇、丙醇等稀释无机酸达到缓蚀,也可加入抗腐蚀剂如氧化钙、氧化铁、碳酸钙、无水硼砂、碱金属和碱土金属碳酸盐及锌、铝等。

有人已考虑用碱中和剂来处理泡沫,但这种方法的有效性尚末得到证实。

有关这方面的研究还在进行中。

文献曾报导,使用酸性的萘磺酸酚醛既起催化作用又参与酚醛的缩合反应,降低了酸的渗透性,对金属的腐蚀性也就很小。

文献中还提到其它降低泡沫材料腐蚀性方法,如以盐酸作固化剂时首先用真空法除去成型产品中易挥发物,再用NH3除去残存的酸或在80-130℃条件下热处理,或在树脂配方添加中和剂等,这些方法使生产工艺复杂化,并增加成本。

现在采用芳族磺酸为基础的固化剂很普遍。

这是因为它腐蚀性小,并具有增塑作用。

还有将有机酸和无机酸混合使用。

为保证分散均匀,使用时应将固态有机磺酸配成高浓度的水溶液,一般溶液的浓度在40-65%为宜。

2.2 发泡剂发泡剂是塑料发泡成型中发泡动力的来源塑料发泡方法一般分为机械发泡、物理发泡和化学发泡。

机械发泡是借助于机械的强烈搅拌,使气体均匀地混入树脂中形成气泡。

物理发泡则是借助于溶解在树脂中的发泡剂物理状态的改变,形成大量的气泡。

以上两种发泡完全是物理过程,没有发生任何化学变化。

化学发泡是发泡过程中使化学发泡剂发生化学变化,从而分解并产生大量气体,使发泡过程进行。

发泡剂的种类和用量对发泡效果具有重要影响。

它直接影响泡沫密度,进而影响到产物的物理、机搬胜能。

此外,使用发泡剂使泡沫具有大量球状微孔,泡沫耐燃性及韧性提高。

根据酚醛树脂发泡反应机理,大多数以物理发泡方法进行。

物理发泡剂分惰性气体和低沸点液体两类。

酚醛泡沫常用的发泡剂为各种沸点在30-60℃之间的挥发性液体,如氟利昂、氯化烃、正戊烷等。

现在的科研和工厂生产中使用的发泡剂绝大多数仍然是氟氯烃化合物,其中以氟利昂一11与氟利昂-21的1:4(mol)混和物使用最广泛。

氟氯烃发泡剂效果非常好,但氟氯烃会破坏大气的臭氧层,所以已限制使用且开始选择代用品。

在近期的专利中为减少对大气臭氧层的危害,选择了危害小的氟氯烃,如CF32CF2CHC12、HCF2CF2CEt,被称为不耗臭氧的发泡剂。

还有人采用减少氟化物发泡剂的使用量,加入部分代用品,如F-11和戊烷混合使用。

在新的代用品中最有前途的当属惰性气体发泡剂二氧化碳、氮气等。

它们无毒、无污染,臭氧消耗系数(ODP)为零,温室效应系数(GwP)很小,不燃,价廉易得,是氟利昂替代品研究的热点,但难度较高。

可喜的是有文献报道,日本的Asahi化工公司的研究者用CO2代替氟氯烃作生产酚醛泡沫材料的发泡剂,效果良好。

它们由酚醛共聚树脂(含有羟甲基脲)与发泡剂CO2及催化剂混合物制得的酚醒泡沫材料。

其密闭气孔含量为96.0%,气孔直径为190μm,热导率(JISA1412)为0.0231Kcal/m.h.℃,C O2含量为5.2%,脆度(JIS A9511)为11%。

氯化烃中以二氯甲烷最常用,其化学性质较为稳定、发气量也高于氟氯烃,故近年已有许多厂家用之代替氟氯烃或二者并用。

在塑料发泡工业中有选用低沸点脂肪族烷烃G4-G7混合物如正戊烷作为发泡剂,但其效果不理想,还有易燃的危险。

有时通过几种发泡剂并用的办法来解决发泡剂汽化温度与树脂固化反应速度相匹配的问题,这样发泡剂在汽化时,树脂已具有了适当的粘度,从而有利于泡孔结构的形成和稳定。

化学发泡剂也有应用,如发泡剂H(N,N一二亚硝基五次甲基四胺),它遇酸会强烈分解,释放出氮气,从而使树脂发泡。

2.3 表面活性剂表面活性剂的分子中含有亲水结构和疏水结构,具有界面走向和降低液体树脂的表面张力的作用,使泡沫塑料中亲水性和疏水性相差很大的原料乳化成为均匀体系,各组分充分接触,使各种反应能较平衡地进行。

表面活性剂的用量虽小,只为树脂的2-6%,但它对发泡工艺和产品性能影响很大。

它可以保证发泡过程中各组份充分混合均匀,形成均匀微细多泡孔结构和稳定的闭孔率,还可以加快反应过程,缩短固化时间,对泡沫制品的抗压强度,泡孔尺寸等均有较大的影响。

泡沫塑料发泡成型通常分三个阶段。

第一阶段是在发泡基体的熔体或液体中形成大量均匀细密的气泡核,然后再膨胀成具有要求泡体结构的泡体,最后通过加热,固化定型,得到泡沫塑料制品。

发泡第一阶段是要制得以发泡剂为分散相、树脂为连续相的乳状液,在树脂中形成大量分布均匀、粒径微小的发泡剂液滴(气泡核)。

如单纯以高速搅拌将发泡剂分散到树脂中,这种分散体系极不稳定,容易破坏。

表面活性剂能降低界面张力,使分散体系在热力学上稳定。

这时表面活性剂起到了乳化剂或匀泡剂的作用。

当在高速搅拌下,往酚醛树脂与发泡剂的乳状液中加入固化剂时,酚醛发泡成型进入了第二阶段。

在固化剂作用下甲阶树脂发生缩合反应,转化为乙阶树脂阶段,最后固化为丙阶树脂,同时树脂缩合释放出的大量反应热使发泡剂液滴气化,发泡料在变稠的同时,体积迅速增大,原先的乳状液已转变成泡沫,此泡沫是不稳定的,已形成的气泡可以继续膨胀,也可能合并、塌陷或破裂。

在酚醛泡沫没有固化定型前表面活性剂起着稳定泡沫的作用。

酚醛泡沫塑料各组分之间的相容性较差,所以选用表面活性剂更要考虑其乳化性能。

良好的乳化性能可以提高各组分混合的均匀程度,有利于形成均匀微细的泡孔结构,而且可以加快反应过程,缩短固化时间。

此外表面活性剂还必须对固化剂的强酸性保持稳定。

尽管能用于酚醛泡沫塑料的表面活性剂种类很多,但非离子型表面活性剂效果最好,较常用的有①脂肪醇聚氧乙烯、聚氧丙烯醚类;②烷基酚聚氧乙烯醚类,如壬基酚与环氧乙烷的加成物;③聚硅氧烷、聚氧乙烯、聚氧丙烯的嵌段共聚物,这类表面活性剂不仅有良好的泡沫稳定性能,而且有极强的乳化作用。

近年来也有研究者采用多种表面活性剂混合物来得到具有特定性能的泡沫,如池田义宏等用硅酮与十二烷基苯磺酸钠混合的表面活性剂制成高吸水性泡沫。

3 泡沫增韧研究酚醛树脂结构上的薄弱环节是酚羟基和亚甲基易氧化。

其泡沫延伸率低,质脆,硬度大,不耐弯曲。

这大大限制了酚醛泡沫的应用,所以对泡沫的增韧是十分必要的。

酚醛泡沫的增韧,可以通过以下几种途径实现:①在体系加入外增韧剂,通过共混的方式达到增韧的目的;②通过甲阶酚醛树脂与增韧剂的化学反应,达到增韧的目的;③用部分带有韧性链的改性苯酚代替苯酚合成树脂。

3.1 加入外增韧剂这一改性方式要求树脂和增韧体系须具有一定的混溶性,才能改善其脆性,提高韧性和抗压性能,可根据溶解度参数δ预测有机化合物之间的混溶性。

这种改性方式的实施一般是按如下步骤进行。

首先合成普通的甲阶酚醛树脂,然后在体系内加入改性剂,脱水,发泡。

这类改性剂常用的有三类。

第一类是橡胶弹性体改性剂。

橡胶增韧酚醛树脂属物理掺混改性,但由于弹性体通常带有活性的端基(如羧基、羟基等)和双键,能与甲阶酚醛树脂中的羟甲基发生不同程度的接校或嵌段共聚反应。

在树脂固化及发泡过程中这些橡胶类弹性体段一般能从基体中析出,在物理上形成海岛两相结构。

这种橡胶增韧的热固性树脂及泡沫的断裂韧性比起未增韧的树脂及泡沫有较大幅度的提高。

常用的橡胶有丁腈、丁苯、天然橡胶和端羧基丁腈橡胶及其他含有活性基团的橡胶。

增韧的效果还与共混比例等有关,橡胶量太少达不到效果,但若橡胶含量较高,影响耐热性,同时也会影响酚醛橡胶间的相容性。

橡胶的加入量一般宜控制在5-20%之间。

第二类是热塑性树脂。

用于酚醛泡沫改性的有聚乙烯醇,聚乙二醇等。

聚乙烯醇分子中的羟基有可能与酚醛缩聚物中的羟甲基发生化学反应,形成接枝共聚物。

聚乙烯醇改性酚醛树脂可提高泡沫的压缩强度。

据文献报道,泡沫压缩强度与聚乙烯醇的加入量有关。

加入聚乙烯醇的量太少,压缩强度提高不明显;加入过多量的聚乙烯醇会导致粘锅,使反应难以继续进行。

聚乙烯醇的加入量为苯酚重量的l.5-3%较为合适。

聚乙二醇也是酚醛树脂有效的增韧剂。

聚乙二醇中的一OH可能与树脂中的一OH结合,但在碱性条件下反应较困难。

聚乙二醇中的一OH与树脂中的一OH 也可能形成部分氢键,使树脂中导入长的柔性醚链,从而起到增韧的效果。

葛东彪等人用不同分子量的聚乙二醇系列来增韧泡沫,发现改性效果随着聚乙二醇分子量的增大而增大,分子量为1000时达到峰值,而后随着聚乙二醇分子量的增大减小。

所给出的结论是:先随着分子量的增大,酚醛树脂中导入的聚醚柔性链比较长,有利于拉伸强度和断裂伸长率增大;但聚乙二醇分子量大于1000时,由于加人聚乙二醇的质量是一定的,其分子链两端羟基所占的比例相对减小,使得羟基和酚醛树脂的羟甲基反应的机率减小,影响了聚乙二醇的改性效果。

分子量适中的聚乙二醇1000和800改性的泡沫韧性最好。

聚乙二醇增韧改性的酚醛泡沫与纯酚醛泡沫相比,不仅尺寸稳定性好、压缩强度高、表观密度适中,而且泡孔闭孔率较高、大小均匀、致密,且易加工切割,断面无或少碎屑。

此外氯化聚乙烯(CPE)、聚氯乙烯(PVC)增韧树脂及泡沫也有报道。

第三类是小分子物质如乙二醇。

乙二醇增韧泡沫是合成酚醛树脂后,按一定比例加入乙二醇混合均匀,依次加入稳定剂、发泡剂、均泡剂,搅拌均匀,然后加入固化剂,剧烈搅拌,迅速倒入准备好的模具中团模发泡,待其固化完全后脱模即可。

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