酚醛树脂的制备.docx
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酚醛树脂的制备
酚醛树脂的制备
酚醛树脂的制备受很多因素影响，其中原料摩尔比、催化剂种类和用量、反应温度和投料方式等，对酚醛树脂的反应速度、产物结构和质量都有很大影响。
一、苯酚与甲醛摩尔比的影响
苯酚与甲醛的摩尔比影响历程反应和分子结构，在酸性催化反应中，当甲醛的摩尔比小于苯酚时，不能形成足够的羟甲基，使缩合反应进行到一定程度便停止。
在碱性催化反应中，当甲醛摩尔数小于苯酚时，又有部分苯酚以游离状态存在于树脂中，反应不完全。
从酚醛树脂较理想的结构考虑，作为热固性树脂苯酚的麻尔数应略小于甲醛的摩尔数。
苯酚与甲醛的摩尔比反应，主要是生成邻甲基酚和对羟甲基酚，其中对羟甲基酚含量居多。
苯酚与甲醛的摩尔比为1：
2以上时以生成二羟基酚和三羟基酚为主。
苯酚与甲醛的摩尔比不同树脂平均相对分子质量也不相同，摩尔比越大树脂平均相对分子质量越大，
苯酚与甲醛摩尔比同树脂平均相对分子质量的关系
苯酚与甲醛摩尔比
1:
1.1
1:
1.2
1:
1.3
1:
1.4
1:
1.5
1:
1.6
1:
1.7
树脂平均分子量
228
256
291
334
371
437
638
对于不同用途的酚醛树脂,应控制苯酚与甲醛的不同摩尔比,胶合板用的树脂最好是1:
（1.4~1.5），收率高游离酚少；浸渍用的酚醛树脂，摩尔比应为1：
（1.1~1.3）,树脂平均相对分子质量秒渗透性好作为耐水增强的酚醛树脂要示平均相对分子质量大一些游离酚尽量减少摩尔比一般为1：
2.0左右。
苯酚与甲醛的摩尔比亦影响树脂的反应速度和固化时间摩尔比越大即甲醛用量增大树脂反应速度越快固化时间缩短而粘度下降储存稳定性变差。
苯酚与甲醛摩托车尔比对树脂物化性质的影响如表。
苯酚与甲醛摩尔比
固体含量/%
粘度（涂-4）/S
游离苯酚/%
可被溴化物/%
1:
2.0
1:
2.1
1:
2.3
1:
2.5
45.6
47.2
45.7
47.6
30
23
25
17
0.174
0.114
0
0
13.4
13.8
12.9
13.0
二、催化剂的影响
催化剂的性质、种类、用量对树脂反应速度、固化速度和产物都有影响。
酸性或碱性催化剂都可加快羟甲基化速度。
PH值为4时反应速度最慢。
随着H+浓度增加亚甲基化速度加快固化速度亦快。
碱性催化剂对亚甲基化速度影响不大。
苯酚与甲醛无论摩尔比大小在碱性催化剂作用下都能生成热固性酚醛树脂。
酸性催化下甲醛被活化亚甲基化反应速度大于羟甲基化反应速度生成线型热塑性酚醛树脂。
氢氧化钠是较强的碱性催化剂，用量一般为苯酚摩尔数的0.25~0.6，如果树脂中的游离碱过多，则会降低耐水性、介电性能和粘接强度。
氢氧化铵是较弱的碱性催化剂常用25%的水溶液，用量以氨计，为苯酚摩尔数的0.1左右。
氢氧化钡碱性较弱，催化作用较缓和，反应易控制，形成的树脂固化速度较快。
用量一般为苯酚质量的1.5%~2.5%。
三、应温度和反应时间的影响
反应温度和反应时间对酚醛树脂有很大的影响。
苯酚与甲醛混合时，化学反应随即开始，但在低温下很慢，而在高温下反应速度加快。
一般反应温度每升高100C，反应速度增加1倍。
酚醛树脂的合成要缓慢地阶级性升温，反应初期升温慢些，当温度升至50~600C时由于反应放热温度会自行上升，升温过快反应激烈，缩聚反应不完全，致使树脂相对分子质量大小相差悬殊，游离酚含量高，树脂质量下降。
反应时间以长些为好生成的树脂相对分子量分布均匀
四、投料方式的影响
在弱碱（如氢氧化铵）的催化下，苯酚与甲醛可一次投料进行缩聚反应形成酚醛树脂，该法工艺简单，但游离酚含量高。
一般甲醛与苯酚摩尔比（F/P）较低时，如制备醇溶性酚醛树脂则可采用一次投料法。
在强碱（如氢氧化钠）催化下，甲醛应分两次加料，与苯酚进行缩聚反应形成酚醛树脂。
两次投烊可减缓反应放热，易于控制，有利降低游离酚含量，提高树脂质量。
一般甲醛与苯酚摩尔比较高时采用2次投料方式。
1、制备前的准备工作和原料用量计算
苯酚在室温下为固体，应将其熔化后再用。
比较常用有两种，一是热水溶法，即将桶装苯酚装入化酚池中通以蒸汽使热水温度约为1000C，2~3h即可熔化使用时以真空泵吸入反应釜内。
另一方法是将桶装苯酚放入密闭保温室内，通暖气保持50℃左右，约4~5H便可熔化。
如果低温甲醛已变成三聚甲醛时使用时应进行解聚，即加热至50~80℃解聚后冷却到25℃左右备用。
根据原料的摩尔比和各原料相对他子质量及纯度计算出原料的用量，若以苯酚的摩尔数为基准，苯酚与甲醛或与其他原料摩尔比来计算投料量，则有如下计算公式：
x=M*N*{（p*W）/（94*Q）}
式中：
x为所计算的原料用量（kg）；M为所计算的原料相对分子质量
N为所计算的原料摩尔数；Q所计算的原料浓度；
p苯酚的纯度（%）；W苯酚的质量（kg）。
2、钡酚醛树脂的制备
钡酚醛树脂又称酚钡树脂、钡剂胶、是室温固化型酚醛树脂，由苯酚与甲醛在氢氧化钡催化作用下进行缩聚反应，经减压脱水而得。
一、配方
原料名称
摩尔比
纯度/%
用量/质量份
苯酚
甲醛溶液
氢氧化钡
1
1.25
98
37
100
106
2（溶于5倍水中）
氢氧化钡分子式Ba（OH）2·8H2O易风化成碳酸钡（白色粉末）使用前要检查
一二、工艺方法
（1）、将熔化的苯酚加入反应釜中（实验室可用三口瓶），开动搅拌，升温40~450C加入氢氧化钡。
（2）、在30min内升温至65~750C，保温10~20min至氢氧化钡完全溶解
（3）、加入甲醛溶液，在20~30min内升温至850C，停止搅拌，由于放热而沸腾，温度达到97~1000C，沸腾回流10min后再搅
拌。
（4）、保持回流沸腾60min左右然后测浑浊温度，当达到40~500C时立即通冷水降温。
（5）、当内温降至700C以下时，开始减压脱水内温控制在500C真空度为86.66~94.89kpa。
当脱水量接近理论脱水量时取样测
粘度达到要求时停止脱水，冷却至400C出料
钡酚醛树脂能溶于乙醇和丙酮，可在室温下固化。
常用的固化剂有石油磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酰氯等，用量一般为树脂质量的10%左右。
3、醇溶性酚醛树脂的制备
一、配方
原料名称
摩尔比
纯度/%
用量/质量份
苯酚
甲醛溶液
氢氧化铵
乙醇
1
0.2
0.1
98
37
25
95
100
101
7
120
二、工艺方法
（1）、将熔化的苯酚加入反应釜中开动搅拌打开冷却水使内温降至500C以下。
（2）、加入甲醛溶液保持内温40~500C，搅拌10~15min，加入氢氧化铵。
（3）、在20min内升温至650C，保持20min在60min内缓慢升温至950C。
（4）、于92~960C保持回流反应。
当出现乳状浑浊时即为浑浊点
（5）、10min后取样，冷却至25~300C分出上层水，若树脂不粘玻璃杯且拉丝时即为反应终点，立即冷却。
（6）、当内温降至750C以下时抽真空脱水真空度达80kpa以上，内温控制在55~750C
（7）、当脱水量达到要求且釜内树脂透明开始取样测聚合度，达到指标规定时立即加入乙醇（采用真空加料方法）等树脂完全溶解后倒料。
冷却400C
4、室温固化醇溶酚醛树脂的制备
该树脂是由苯酚与甲醛在少量氢氧化钠催化剂作用下进行缩聚反应，经减压脱水用乙醇稀释而得的红棕色粘稠液体。
加入苯磺酸在赛马温下就可固化。
5、水溶性酚醛树脂的制备
水溶性酚醛树脂由苯酚与甲醛在氢氧化钠催化剂存在下缩聚而成。
该树脂游离酚含量较低对人体危害较小，节省大量有机溶剂。
涂胶操作容易清洗方便。
6、聚乙烯醇改性酚醛树脂的制备
将苯酚与甲醛在氢氧化钠和氨水存在下进行缩聚反应，并用聚乙烯醇改性制得水溶性酚醛树脂，增加了树脂的韧性。
7、三聚氰胺改性酚醛树脂的制备
将苯酚、三聚氰胺与甲醛在碱催化剂作用下，进行共缩聚反应而制得的改性酚醛树脂固化后光泽性耐磨性和耐热性均有提高。
8、尿素改性酚醛树脂的制备
将苯酚、尿素与甲醛溶液在氢氧化钠催化剂作用下进行共缩聚制得尿素改性酚醛树脂。
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