酚醛树脂胶粘剂解析

酚醛树脂合成及应用

高分子科学概论课程论文

论文题目：酚醛树脂的合成及应用

学 院：化学与材料科学学院

专 业：应用化学

班 级： 1 班 姓 名： 陈 涵

学 号：20100635

指导老师： 董 静

酚醛树脂的合成及应用

摘要：酚醛树脂是一种最经典的人工合成树脂，有近百年的使用史。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、电绝性、尺寸稳定性、成型加工型、阻燃性及低烟雾性。成为工业部门不可缺少的材料，被广泛应用于固结磨具、涂附磨具、摩擦材料、耐火材料以及电木粉、烟花爆竹、铸造等各个领域。本文主要介绍了酚醛树脂的合成及研究，并简单的阐述了酚醛树脂的应用和未来发展趋势。

关键词：酚醛树脂；合成；应用。

1872年德国化学家拜尔（A. Baeyer)首先合成了酚醛树脂，1907年比利时裔美国人贝克兰提出酚醛树脂加热固化法，使酚醛树脂实现工业化生产，1910年德国柏林建成世界第一家合成酚醛树脂的工厂，开创了人类合成高分子化合物的纪元。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。主要用于生产压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料、人造板、铸造、耐火材料等。 酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂，其原料易得，生产工艺简单，综合性能优良，应用非常广泛，因此研究酚醛树脂的制备方法，具有很高的社会意义和经济价值。

近年来科研人员对酚醛树脂本身的脆性和力学性能进行改进，在下游产品应用新工艺，使酚醛树脂基复合材料有了更大的发展。随着电子产业的迅速成长，高纯度及改性酚醛树脂也在半导体封装材料、印制电路基板材料和光刻胶领域发挥着越来越重要的作用。现代酚醛泡沫反应机理和生产工艺的不断创新，使酚醛泡沫材料应用于民用建筑、采矿等新领域。各种改性酚醛树脂作为增粘、增硬、补强材料，也不断地应用于橡胶工艺的改进中。

２００６年３月第１５卷第３期　Ｖｏ１．１５　Ｎｏ．３，Ｍａｒ．２００６　中国胶粘剂　ＣＨＩＮＡ　ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ　・１９・　

紫胶改性酚醛树脂胶粘剂的研究　

王霞，　李建章，　周文瑞，　张德荣　

（北京林业大学材料科学与技术学院，北京市　１０００８３）　

摘要：紫胶是一种具有多种用途的天然树脂，利用紫胶改性酚醛树脂胶粘剂，有利于扩大紫胶的应用范　

围，提高对可再生资源的综合利用。研究了对紫胶改性酚醛树脂胶粘剂的固化８寸间、粘接胶合板的粘接强度　

和甲醛释放量进行了测定。结果表明：紫胶改性酚醛胶的固化时间与普通酚醛胶接近，粘接胶合板的粘接强　

度达到Ｉ类胶合板的要求，胶合板的甲醛释放量降低。因此，用紫胶改性酚醛树脂胶粘剂是可行的。　

关键词：紫胶；酚醛树脂胶粘剂；固化时间；粘接强度；甲醛释放　中图分类号：ＴＱ４３３．４３１文献Ｖ￣ｔ，ｑ码：Ａ　文章编号：１００４—２８４９（２００６）０３—００１９—０４　

０前言　

紫胶是紫胶虫吮吸树汁分泌出的一种紫红色　

天然树脂，又名虫胶。紫胶具有粘合力强，电绝缘性　

能好，防水、防潮、防锈、防紫外线，耐油、耐酸，可塑　

性强，固色性能好，对人没有毒性和刺激性等独特　

的优良性能，是一种具有多种用途的天然树脂【　。　

随着经济和社会的发展，人们对资源的需求越　

来越大，不可再生资源逐渐减少，如何利用好可再　

生资源成为一个关乎人类生存的重要问题。紫胶的　

广泛利用可降低工业生产对不可再生资源的依赖　

程度，有利于实现资源的可持续发展。　

酚醛树脂胶粘剂是一种用途非常广泛的胶粘　

剂，由于它具有优良的胶合强度和耐候性能，在木　

材加工行业广泛用于室外耐候性人造板的制造。近　

几年来，由于结构人造板的用途日益扩大，酚醛树　

脂胶粘剂的用量也不断增加，但酚醛树脂的主要原　

料苯酚来源于石化资源，存在着资源危机问题，近　

期其价格猛涨，居高不下；同时，酚醛树脂胶粘剂在　

胶接制品制造时和在制品使用过程中还会释放出　

甲醛，污染空气、危害人们健康。国内外围绕酚醛树　

聚合物与活性酚醛树脂成胶规律及性能评价

交联聚合物凝胶是一种由聚合物和交联剂形成的以分子间交联为主、分子内交联为辅的三维网络结构的凝胶体系。文章对以活性酚醛树脂为交联剂的聚合物凝胶进行了研究，并分析了温度，矿化度，剪切等因素对其成胶的影响，以及该凝胶的封堵性和热稳定性。

标签：聚合物；酚醛树脂；成胶规律；影响因素

油田注水开发进入中后期，油层在经历长期冲刷后，逐渐形成注水优势通道，储层纵向和平面非均质性越来越严重，波及系数变小，造成大量无效注水。调剖堵水技术是油田提高注水波及系数，改善注水开发效果的重要手段之一。目前油田應用较多的调剖堵水剂是交联聚合物凝胶调堵剂[1-6]。本文对以活性酚醛树脂为交联剂的聚合物凝胶进行了研究，并分析了温度，矿化度，剪切等因素对其成胶的影响，以及该凝胶的封堵性和热稳定性。

1 反应机理

聚合物与酚醛树脂进行反应时，其分子链上的酰胺基可与甲醛直接进行羟甲基化反应：甲醛分子与酰胺基团产生交联反应形成网状结构；或者酰胺基与苯酚和甲醛生成的羟甲基苯酚进行缩合反应生成三维网状凝胶：首先甲醛与酚进行缩合反应生成羟甲基苯酚或者酚醛树脂，然后羟甲基苯酚与聚合物进行缩合反应生成交联凝胶；或者甲醛与酚同时与聚合物产生交联形成凝胶。

2 实验部分

2.1 实验仪器及药品

实验仪器：恒温烘箱，安东帕公司流变仪MCR-301

测试条件：锥板转子系统、剪切速率7.34S-1、温度20℃

实验药品：KY-2聚合物，工业级；KD-84型酚醛树脂交联剂，工业级。

2.2 温度对交联聚合物成胶的影响

将交联聚合物分别放入60℃、70℃、80℃、90℃的恒温烘箱中，定期观察其成胶情况，基本配方为：0.4%KY-2+1.2%KD-84，实验结果如表1。

表1 温度对成胶情况的影响

可以看出，温度升高，成胶时间变短，这是因为聚合物与有机酚醛交联剂发生交联的过程是有机酚醛与HPAM中的酰胺基团反应，该反应具有一定的活化

酚醛树脂胶粘剂快速固化研究进展

摘要:从酚醛树脂胶粘剂的合成催化剂选择、合成工艺改进、固化促进剂添加等几个方面

树脂胶粘剂快速固化研究进展。

酚醛树脂固化后具有较好的胶合强度和优良的耐候性,是室外结构用胶合板等常用胶粘剂。但一般酚醛树脂固化需要较高的温度、较大的压力和较长的时间,其固化条件比脲醛树脂要苛刻得多,这对于实际生产是很不利的。降低酚醛树脂的固化温度,缩短固化时间具有以下意义:(1)避免过长时间的热压和过高的热压温度给人造板带来材积损失,提高产品性能;(2)降低设备投资与能源消耗;(3)保证产品质量,提高产品合格率;(4)提高生产效率。

为此,近年来国内外在酚醛树脂胶粘剂快速固化方面进行了很多研究,取得了很多成果。本文综述了从催化剂选择、改进合成工艺等方面促进酚醛树脂胶粘剂快速固化的研究进展。

1 催化剂

根据合成时酚和醛的摩尔比及介质的pH值不同,酚醛树脂分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂2种,木材工业常用的是热固性的,是在碱性条件下(碱性催化剂)合成的水溶性酚醛树脂。

1.1 常用催化剂

在碱性催化剂(常用的有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钡等)作用下,苯酚的酚羟基电离成为负离子,促使酚核上的邻位和对位的活性增加,使酚的亲核性得到强化并与甲醛反应生成邻位或对位羟甲基酚,进一步生成多羟甲基酚。然后,这些羟甲基酚与苯酚或彼此之间脱水缩聚,形成亚甲基键或亚甲基醚键,最后形成甲阶酚醛树脂[1]。

(1)氢氧化钠 这是生产水溶性酚醛树脂最常用的强碱性催化剂。氢氧化钠催化合成的酚醛树脂水溶性好,施工方便。但氢氧化钠的强碱性会对胶的耐水性、介电性及胶接强度等[2]产生不良影响。氢氧化钠的催化机理可能是生成螯合环[3],即可能生成了一种钠甲2醛络合物或甲醛酚2钠络合者比例约为1：1.07;另一方面还由于金属离子催化作用仍然存在,固化时金属离子在树脂中仍然能够自由行动,促进固化。促进固化的效果与存在的金属离子的数量成正比。