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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。
酚醛树脂概述酚醛树脂（Phenol-Formaldehyde Resin，PF），也称为电木或电木粉。
酚醛树脂是由酚类化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等）与醛类化合物（如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在碱性或酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的一类聚合物的统称。
它是合成树脂中发现最早、最先实现工业化生产的树脂品种，已有百年历史。
1872年，德国化学家Bayer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（Blumer）用酒石酸作催化剂，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贝克兰（Baekeland）对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，并于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，解决了重大的关键问题。
1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司，实现了工业生产。
1911年，艾尔斯沃思提出用六亚甲基四胺固化热塑性酚醛树脂，并制得性能良好的塑料制品，获得广泛的应用。
1913年，德国科学家阿尔贝特（Albert）发明在苯酚-甲醛酸性缩合物中加松香，制得了油溶性酚醛树脂。
这一发明开辟了酚醛树脂在涂料工业中的应用。
1969年，由美国金刚砂公司开发了以苯酚-甲醛树脂为原料制得的纤维，随后由日本基诺尔公司投入生产。
酚醛树脂作为三大热固性树脂之一，其产量在合成高分子聚合物中居第五位，在热固性树脂中居第一位。
以选用催化剂的不同，酚醛树脂可分为热固性和热塑性两类。
以酚醛树脂为主要成分并添加大量其他助剂而制得的制品称为酚醛塑料，主要包括PF模塑料制品、PF层压制品、PF泡沫塑料制品、PF纤维制品、PF铸造制品、PF封装材料等。
1.酚醛树脂的生产酚醛树脂的生产可以按两条具有显著差异的工艺路线来生产，即通称为热塑性树脂（又称二步法树脂、线型树脂、Novolak树脂）路线和热固性树脂（又称一步法树脂、甲阶或A阶树脂、Resole树脂）路线，两条工艺路线示意图如图2-12所示。
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，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色形状：有颗粒、粉末状。
溶解性：不溶于水，溶于丙酮、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。
分类：因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类（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OH+ OHO+ H2OO+H COHOCH2OH H2OOHCH2OH+ OHO+H C O HOCH 2HO OCH 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。
OHOCH 2+OHHOCH 2OH CH 2OH HOCH 2OCH 2CH 2OHOHOHOHHOCH 2OCH 2OH +H 2O OCH 2OH+H 2O +CH 2O(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+CH 2O+NH 3OHCH 2NH 2CH 2OCH 2O O CH 2CH 2NH+C 6H 5OH OHCH 2NH CH 2OHCH 2O CH 2O OHCH 2N CH 2OCH 2C 6H 5OHOHCH 2N CH 2OHCH 2OH(3)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。
1.简介酚醛树脂（电木），是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。
其中苯酚-甲醛树脂是酚醛树脂中最典型和最重要的一种。
酚醛树脂在制备之初由于其优良的耐热性、绝缘性而被广泛应用与电器材料，这也是酚醛树脂俗称电木的由来。
酚醛树脂根据所采用原料反应官能度、酚与醛的摩尔比及合成反应催化剂的不同可分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两大类产品。
热塑性酚醛树脂在无固化剂促进下具有热可塑性，热固性不需要固化剂也具有自固化特性。
酚醛树脂通过合成时加入不同组分，可获得功能各异的改性酚醛树脂。
2.属性其他属性：耐酸性、耐水性、绝缘性、机械强度优异、易切割加工。
3.应用：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性能。
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。
4．产能情况：2002-2018年中国酚醛树脂产量变化趋势(单位：万吨，%)目前我国约有200多家酚醛树脂生产企业，年产能已达到130万吨，实际生产量约为100万吨。
国内酚醛树脂消费量为110万吨，已占到全球消费量的三分之一，我国已经成为酚醛树脂最大的生产商与消费者。
在国内生产酚醛树脂的诸多企业主要集中在华东地区，尤其是产量较大的厂家集中在江苏、浙江、福建、上海、山东五省市。
年产能靠前的有济南圣泉基团（年产能35万吨，公司拟再扩大高端酚醛树脂23万吨产能。
成为世界最大的酚醛树脂生产企业。
）、辽宁锦城化工（年产能6万吨）、河南邦德化工（年产能3万吨）、山东莱芜润达新材料（年产能3万吨）、新疆美克斯新材料（年产能3万吨）、大石桥市天源炉料化工有限公司（年产能1.5万吨）等。
由于技术的进步，酚醛树脂优良的性价比也使得酚醛树脂也从单纯作为生产酚醛塑料的原材料逐步被应用于诸多工业领域，比如汽车、建筑、铸造、涂料、冶金、电子领域对酚醛树脂的需求量就在逐年增大。
酚醛树脂(MSDS)
酚醛树脂（MSDS）
产品信息
- 产品名称：酚醛树脂
- 分子式：C7H6O2
物理性质
- 外观：无色或微黄色固体
- 溶解性：微溶于水，可溶于有机溶剂
- 熔点：约 100-200°C
- 密度：约 1.2 g/cm³
健康与安全信息
- 吸入：避免吸入粉尘，可能引起呼吸道刺激和不适
- 食入：切勿食用，可能导致胃肠道不适
- 眼部接触：避免接触眼睛，如不慎接触，立即用清水冲洗至少15分钟
- 皮肤接触：避免长时间接触皮肤，如接触后出现不适，应立即用清水冲洗
环境影响
- 酚醛树脂在水中降解较慢，可能对水生生物造成毒性
- 避免将酚醛树脂排放到自然水体中
应急措施
- 吸入：将患者移到空气新鲜处，如出现呼吸困难，寻求医疗帮助
- 食入：立即给患者喝水，不要催吐，寻求医疗帮助
- 眼部接触：立即用清水冲洗至少15分钟，如有不适，寻求医疗帮助
- 皮肤接触：立即用清水冲洗，如有不适，寻求医疗帮助
防护措施
- 使用个人防护装备，如手套、防护眼镜和防护服
- 在通风良好的区域使用，避免吸入粉尘
- 避免与皮肤和眼睛长时间接触
- 储存时避免高温和明火
废弃物处理
- 按照当地法规进行处理和处置
- 不要将废弃物排放到自然水体中
注意事项
- 酚醛树脂仅用于工业用途，切勿接触食品和饮用水
- 避免与强氧化剂和酸性物质接触
*以上信息仅供参考，具体情况请参考该产品的正式酚醛树脂安全数据表（MSDS）*。
1.1酚醛树脂简介
1.1.1酚醛树脂
酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂为酚醛树脂。
其中以苯酚和甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。
酚醛树脂综合性能优良，是一种人工合成的最古老树脂，拥有近百年的使用历史。
早在1872年德国化学家拜耳（A,Baeyer）首先发现了酚和醛在酸的存在下反应可以得到结晶的产物，但当时没有对其开展研究。
接着化学家克莱堡（W,Kleeberg,1891）和史密斯(A,Smith,1899)对这个反应进行了研究。
进入20世纪，1902年布卢默（B.Blumer）合成了第一个商业化酚醛树脂，命名为Laccain 。
然而直到1905～1907，被称为酚醛树脂创始人的美国化学家巴克兰（L.H.Baekeland）才对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，并于1907年申请了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，而且于1910年10月10日成立了Bakelite公司。
巴克兰的功绩不仅首次合成了交联的聚合物，而且发现了树脂的模压过程，实现了酚醛树脂的实用化，这对酚醛树脂的生产和应用起了很重大的作用。
因此此年（1910年）定为酚醛树脂元年（或者合成高分子元年），巴克兰被成为酚醛树脂之父。
由于酚醛树脂原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性，因此其成为工业部门不可缺少的材料，具有广泛的用途。
1.1.2酚醛树脂的合成、固化及其改进
酚醛树脂是由酚类和醛类在酸性或碱性催化剂作用下合成的缩合物。
主要的原料是苯酚和甲醛，此外，酚类还有甲酚、二甲酚、多元酚、乙基苯酚、苯基苯酚、丁基苯酚、戊基苯酚、双酚A、间苯二酚等；醛类还有乙醛、多聚甲醛、糠醛等。
影响酚醛树脂合成和决定树脂性能的因素有：原料化学结构和单体官能度、酚醛摩尔比、催化剂的性质和反应介质的PH值。
各种酚和醛按其化学结构不同，其所固有的官能度和反应能力也不同。
属于线性（热塑性）的酚醛树脂是由三官能度及双官能度的酚和醛作用生成的，如：苯酚，邻、对甲酚，1，2，3－二甲酚，1，2，5-二甲酚和1，3，4－二甲酚。
而属于甲阶热固性的酚醛树脂是由三官能度的酚和醛作用生成的，如苯酚，间－甲酚，3，5－二甲酚，间－苯二酚等。
酚/醛摩尔比小于1，并用碱催化生成热固性树脂；酚/醛摩尔比大于1，并用酸催化，则生成热塑性树脂。
其反应关系如图1.1：
酚醛合成必需在催化剂存在下进行，用甲醛溶液和等体积的苯酚混合，溶液的PH值为3.0-3.1，把此混合物加热到沸腾，在数周内并未观察有任何反应发生。
因此PH3.0－3.1时，被成为中性点。
若在上述混合物中加入酸或碱，使PH 值小于3.0或大于3.1时，反应就立刻发生。
因此，当酚/醛摩尔比大于1，且在强酸条件下可合成一般的热塑性树脂；但在中等酸条件下（PH=4-7）时可合成高邻位线性树脂；而当酚/醛摩尔比小于1，且在碱性条件下时可合成热固性酚醛树脂。
苯酚＋甲
醛
P H>7
加热
可溶性酚醛树脂
（A阶)
加热或加入酸
半溶性酚醛树脂（B阶）
加入酸
A过程
/醛＝1：0.8～0.9
线性热塑性酚醛树脂
入六次甲基四胺
并加热
不溶熔酚醛树脂（C阶
B过程
图1.1酚醛树脂合成图
线性热塑性树脂合成:
酚醛摩尔比为1：0.75～0.85，在酸性催化剂的条件下，可生成这样的树脂。
酸性催化剂有草酸、硫酸、对甲苯磺酸、磷酸等。
其中在ｏ和ｐ位上进行加成反应，生成羟甲基苯酚，如图1.2。
一旦生成羟甲基苯酚，就立刻进行缩合反应生成二羟苯酚基甲烷，如图1.3。
其中缩合反应比加成反应快的多，约快5倍以上。
O H
O H
C H 2O H
O H
C H 2O H
C H
2O
+
+
图1.2线性树脂加成的反应
O H
C H 2O H O H
O H
O H
C H 2
+
图1.3线性树脂的缩合反应
这里可能有三种同分异构现象，图1.4。
三种同分异构体的比例取决于ＰＨ值。
O H
O H
C H 2
O H
H O
C H 2O H
O H
C H 2
O ,O
P,P
O ,P
图1.4酚醛树脂中的三种同分异构单体
二羟苯酚基甲烷接着和甲醛反应，其反应速度同苯酚和甲醛的反应速度相同，这样就生成更多的羟甲基。
其与苯酚的反应很快，生成更高分子量的树脂。
由于苯酚是过量的，因此分子量只能增长到一定大小。
而羟甲基苯酚与树脂分子链端基团的反应活性比链内高，因此树脂分子最后为线性结构。
典型的结构式是：
O H
H O
O H
O H
图1.5线性酚醛树脂典型结构式
这种树脂没有未反应的羟甲基，加热不会交联固化。
必须和能够提供亚甲基桥的化合物混合反应才能交联，例如六次甲基四胺。
N
C H 2
N C H 2
N C H 2
C H 2
H 2C
N
C H 2
图1.6 六次甲基四胺
甲阶热固性树脂合成:
甲阶树脂是过量的醛与苯酚在碱性催化剂条件下反应生成的，常用的催化剂有氢氧化钠、氨水、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、叔胺等。
苯酚和甲醛的摩尔比一般为1：（1～3），甲醛量比较大。
反应过程中存在两种反应：苯酚和甲醛的加成反应以及羟甲基化合物的缩聚反应。
其中，加成反应生成羟甲基苯酚的速度很快，但缩合速度很慢，有生成多羟甲基苯酚的倾向。
例如图1.7：
O H
2O H
C H 2O H
C H 2O H C H 2
C H 2O
+( O , P )
图1.7甲阶树脂的加成反应
缩聚反应发生在单、双、三羟甲基苯酚、游离苯酚和甲醛之间，但是一般条件
下羟甲基主要和酚环上的邻、对位的活泼氢反应生成次甲基桥，而羟甲基之间的脱水反应很少发生。
此外，羟甲基苯酚之间的反应要比羟甲基苯酚与游离苯酚反应快。
最后生成树脂的分子结构如图：
O
O
H O H
O H
O H
O H
O H
图1.7甲阶树脂分子结构
如果加热，这些树脂会在羟甲基的作用下发生交联而固化。
其中的醚键在固化过程中（温度>160℃），脱去由一分子甲醛转变为次甲基键。
高邻位酚醛树脂的合成：
在中等PH （4－7）值的条件下，二价金属离子在反应中形成了鳌合物，然后形成2，2－二羟基二苯基甲烷。
合成历程见图1.8。
二价金属离子形成不稳定的鳌合物后，在邻位加成生成酚醛树脂。
高邻位热塑性酚醛树脂的最大优点是固化速度比一般的热塑性酚醛树脂快2－3倍。
酚醛树脂的固化(1,2,3):
酚醛树脂从A 阶段向B 阶段和C 阶段转化后形成三维网状体型结构高聚物的过程成为固化。
线性树脂和甲阶分子量小的树脂都能溶熔，因此称此时的树脂为Ａ阶树脂。
当树脂硬化后，就到凝胶化阶段，即Ｂ阶，这个阶段树脂肿胀但仍可以被溶剂溶解。
最后，树脂变的刚硬，不熔，这就到了Ｃ阶。
通常人们认为酚醛树脂的固化过程首先是羟甲基的缩合反应，并以两种方式进行，一种是羟甲基与酚环上的活泼氢发生缩合反应生成亚甲基；另外则是羟甲基间发生缩合反应而生成亚甲基醚。
M2+ +C H2(O H)2M+O C H
2
O H+H+
O H
H2O H
+
H2
O
+M
2+
O H
C H
O
H
图1.8高邻位酚醛树脂反应历程图
酚醛树脂固化方式有：
（1）热固化
热固化是亚甲基键和醚键同时生成，但二者比例与树脂中羟甲基的数目、酸碱性、固化温度和苯环上活泼氢的多少有关。
醚键在温度>160℃时，脱去由一分子甲醛转变为次甲基键
（2）酸固化
在树脂中加入适当的酸类固化剂，可以达到低温固化的目的。
固化反应主要形成次甲基键。
通用酸类固化剂有盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸等。
（3）碱固化
为了控制固化反应顺利进行，用一种或几种较弱或较强的碱性催化剂。
通用的碱性固化剂有NaOH、 Ba(OH)2、MgO 、氨水等，此外还用六次甲基四胺直接固化酚醛树脂。
（4）其他固化方式
酚醛树脂还可以和其他化合物反应而实现固化。
例如热固和热塑酚醛树脂互为固化，环氧树脂固化酚醛树脂，异氰酸酯、尿素、蜜胺、不饱和聚合物、
具有羧基的化合物等固化酚醛树脂。
