酚醛树脂生产工艺(化工专业)(ppt文档)

01
酚醛树脂在航空航天、汽车、船 舶等交通运输领域广泛应用，用 于制造各种零部件和结构件。
02
03
在建筑领域，酚醛树脂可以用于 制造建筑模板、保温材料、装饰 材料等。
04
02
酚醛树脂的合成
酚醛树脂的合成原理
酚醛树脂的合成原理主要是通过酚类物质和 醛类物质在酸性或碱性催化剂的作用下发生
缩聚反应，生成高分子量的酚醛树脂。
05
酚醛树脂的发展趋势与展望
酚醛树脂的发展历程与现状
酚醛树脂的起源
酚醛树脂最早由美国科学家于1909年发明， 经过一个多世纪的发展，已成为一种重要的 合成树脂。
酚醛树脂的应用领域
酚醛树脂广泛应用于航空航天、汽车、电子 、建筑、体育器材等领域，特别是在复合材 料领域中占有重要地位。
酚醛树脂的现状
随着环保意识的提高和技术的不断进步，酚 醛树脂的生产和应用逐渐向环保、高性能、 多功能方向发展。
种。
2 溶液法是在有机溶剂中溶解酚类物质和醛类物质，然后
在催化剂的作用下进行缩聚反应，最后将溶剂挥发掉， 得到酚醛树脂。
3 熔融法是将酚类物质和醛类物质在加热条件下熔化混合
，然后在催化剂的作用下进行缩聚反应，得到酚醛树脂 。
4
乳液法是将酚类物质和醛类物质在乳化剂的作用下形成
乳液，然后在催化剂的作用下进行缩聚反应，最后将乳
酚醛树脂的未来发展趋势与展望
高性能化
随着科技的不断进步，对酚醛树 脂的性能要求也越来越高，因此， 开发高性能的酚醛树脂是未来的
重要方向。
功能化
随着各种新技术的出现和应用， 对酚醛树脂的功能性需求也越来 越高，因此，开发具有各种功能 的酚醛树脂也是未来的重要方向。

酸 催 化
羟甲基不稳定很容 易发生缩聚
OH
OH
OH
CH2
CH2
CH2OH
9
再进一步缩聚
OH
OH
OH
CH2
CH2
OH
OH
OH
CH2
CH2
CH2 交联结构
O CH2
CH2 OH
CH2
OH
OH
CH2
CH2 OH
CH2
OH
OH
在PF制备阶段就会产生不溶不熔的交联PF，
不能进一步加工成型，所以工业上不采用这种
第二章 通用塑料（热固性塑料）
第7节 酚醛树脂 7.1 酚醛树脂的制备（重点） 7.2 酚醛树脂的固化（重点） 7.3 酚醛树脂的性能特点 （重点） 7.4 酚醛树脂模塑料和酚醛树脂层压塑料 7.5 酚醛树脂的应用
1
7.1 酚醛树脂的制备
<一> 酚醛树脂的定义 酚类化合物与醛类化合物经缩聚而得
到的树脂统称为酚醛树脂。其中以苯酚和甲醛 缩聚而得得树脂最为重要，是目前应用最广泛 得一类热固性树脂。
但体系中会残余较 多的极性小分子。
通过分子上的活性羟
甲基的反应交联固化得
到的交联网络中缺陷较
多。但体系中残余的极
性小分子较少。
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补充知识：模压成型工艺
定义
将一定量的模压料放入金属 对模中，在一定温度、压力作用 下，固化成型制品的方法。
加热加压的作用
使模压料塑化、流动，充满 空腔，并使树脂发生固化反应。
OH CH2
+ CH2O
OH
+ H2O
4
3. 酚醛配比的影响
•甲醛：苯酚<1 (~0.80~0.86) 苯酚过量

酚醛树脂的特性
耐高温
酚醛树脂能耐受高温环境，不易熔化和变形。
化学稳定性
它具有优异的化学稳定性，能抵御酸、碱和 溶剂的腐蚀。
机械强度
酚醛树脂具有良好的机械强度和硬度，适用 于需要承受压力和冲击的应用场景。
电绝缘性
它是一种良好的电绝缘材料，可广泛应用于 电子和电气领域。
酚醛树脂的用途
模塑成型
绝缘材料
总结
通过这份课件，我们了解了酚醛树脂的定义、特性、用途、制作工艺、优缺 点和市场前景。希望这些知识能为您的理解和应用提供帮助。
酚醛树脂的优缺点
1 优点
2 缺点
具有良好的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性， 广泛应用于各行各业。
酚醛树脂在制作过程中会产生有害气体， 对环境和人体健康有一定影响。
酚醛树脂的市场前景
1
现状
酚醛树脂的市场正不断ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大，应用领域不断拓展。
2
发展
随着科技和工业的进步，酚醛树脂的市场前景将更加广阔。
3
创新
未来可能会有更多创新的酚醛树脂产品问世。
酚醛树脂可用于制造各种塑料 制品，如开关、插座和壳体等。
由于其优良的电绝缘性，酚醛 树脂常用于电线电缆绝缘材料 的制造。
装饰材料
酚醛树脂也用于制造装饰材料， 如台面、墙板和家具配件。
酚醛树脂的制作工艺
原料准备
首先准备酚和醛作为原料。
聚合反应
将酚和醛进行聚合反应，生 成酚醛树脂。
成型
将酚醛树脂进行成型，如注 塑成型或压力成型。
《酚醛树脂》PPT课件
欢迎来到《酚醛树脂》PPT课件，让我们一起探索酚醛树脂的定义、特性、用 途、制作工艺、优缺点以及市场前景！这个课件将带您深入了解这一主题。

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<二> 酚醛树脂层压塑料 PF层压树脂制品是由热固性甲阶PF液浸渍片
状填料（牛皮纸、石棉布、棉布、玻纤织物 等），经干燥、加热、加压而制成的板材、 管材、棒或其它简单形状的制品。
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7.5 酚醛树脂的应用
目前很大一部分PF树脂被当作黏合剂用于木 材的加工,目前纤维增强PF发展很快。
运输业：轿车座椅/飞机座椅（PF发泡）、排 气管道、隔热材料、公共汽车内外装饰材料、 发动机的隔热罩、盖板等。
英文名称：phenol formaldehyde; 简称PF。 PF最初发现于1872年；但直到1910年，PF 才工业化应用。
2
<二> 酚醛的缩聚原理和影响因素 1. 反应特点 缩聚反应是逐步反应，中间产物稳定； 酚和醛的缩聚反应具有不可逆性，反应
过程中析出的水不会对反应造成影响。 缩聚反应主要受催化剂的类型和酚和醛
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溢式模压
不溢式模压
半溢式模压
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电机冲压模具
模压成型设备
汽车冲压模具
塑料椅模具
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模压工艺利用树脂固化反应中 各阶段的特性实现制品成型
“粘流阶段”：当模压料在模具内被加热 到一定的温度时，树脂受热熔化成为粘流 状态，在压力作用下粘裹着纤维一道流动， 直至充满模腔。
“硬固阶段”：继续提高温度，树脂发生 交联，分子量增大，流动性很快降低，表 现为一定的弹性，最后失去流动性，树脂 成为不溶不熔的体型结构。
6
OH CH2
OH 邻位活性小
对位活性大 n
CH2
m
调整反应的酸度可获得不同结构的热塑性酚醛树脂
在强酸（pH<3) 条件下合成
缩聚易在对位上 发生，获得的PF 上邻位活性点多

低成本化
随着市场竞争的加剧，酚醛树 脂的生产成本将逐渐降低，提 高其市场竞争力。
酚醛树脂面临的挑战
技术瓶颈
目前酚醛树脂的生产技术还存在一些瓶颈，如生 产过程中的废气处理、高分子量酚醛树脂的合成 等，需要进一步突破。
原材料供应问题
酚醛树脂的原材料主要来源于石油化工，随着石 油资源的日益枯竭，原材料的供应问题将逐渐凸 显。
酚醛树脂在粘合剂领域的应用
酚醛树脂在粘合剂领域中是一种常用的粘合剂，主要用于木材、金属、玻璃、陶瓷 等材料的粘接和固定。
酚醛树脂具有优良的粘附力和耐久性，能够在各种环境条件下保持稳定的粘接性能 。
酚醛树脂可以用于制备各种类型的粘合剂，如热熔胶、压敏胶、结构胶等，广泛应 用于包装、建筑、汽车等领域。
04
酚醛树脂的发展趋势与挑战
酚醛树脂的发展趋势
01
02
03
04
环保化
随着环保意识的增强，酚醛树 脂的生产和应用将更加注重环 保，减少对环境的污染。
高性能化
为了满足高端领域的需求，酚 醛树脂将不断向高性能化发展 ，提高其耐热性、耐腐蚀性和 力学性能。
多功能化
酚醛树脂将朝着多功能化的方 向发展，具备阻燃、绝缘、导 热等多重功能，满足多样化的 需求。
酚醛树脂的市场需求与供给
市场需求
酚醛树脂广泛应用于耐火材料、铸造 、绝缘材料、胶粘剂等领域。随着工 业化和城市化进程的加速，市场需求 呈现稳步增长趋势。
供给ห้องสมุดไป่ตู้况
全球酚醛树脂产能主要集中在中国、 美国和欧洲等地。中国是全球最大的 酚醛树脂生产和消费国，产能占比超 过一半。
酚醛树脂的市场竞争格局
竞争格局
未来酚醛树脂的发展将更加依赖于技术创 新，通过技术进步提高酚醛树脂的性能和 降低成本。

酚7.：75不同类2 型.88 的酚，1由于取0.8代3 基的0 不.71 同，会影0.3响5 其反0.26
响活性(反响速率)。
醛：以H甲C 醛C和H 糠醛应用最广。
HC C CHO O
糠醛：
糠醛由于取代基大，与甲醛相比，反响较缓慢。除了含醛基外，还有 双键存在，故反响能力大。苯酚与糠醛缩合的树脂，具有耐热性较高 的特点。
OC H 2C H O HOH
。
OH CH2OH
CH2 CH
O
OH
OH CH2 O
CH O
CH2
H2O
OH OH
b．羟甲C 基H2的OH反响C：HO 2酚C醛H树脂中的羟甲基与环CH氧2 O 树脂CH中2 的C OH H 羟 基——脱水反响，形成醚键。酚醛树脂中的羟甲基与环氧树 脂中的环氧基——开环反响
CH2
N
N
CH2 CH2 N
二阶酚醛
CH2 CH2 CH2 N
CH2
N
CH2CH2 NN CH2CH2 CH2
hexa + 三个二阶树脂分子→hexa上任何一个N原子连接 的三个化学键可依次翻开，分别与三个二阶树脂的分子 键相连接
固化产物的研究结果说明： ① 原来存在于hexa中的N有66～77%最终结合到固化 产物中，因此每个hexa分子失去一个N原子 ② 固化时仅放出NH3，无水放出 ③ 用少至1.2%的hexa就可以与二阶树脂生成凝胶构造
《酚醛树脂生产工艺》 PPT课件
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热固性酚醛树脂含有羟甲基，自身具 有交联能力，长期存放亦会逐步缩合， 达到完全固化，但过程非常缓慢。
故需加热或加入一定量的催化剂能是 它尽快固化，达到施工目的。
精选
5、酚醛树脂的生产工艺
➢原料准备 ➢向反应釜内加料 ➢缩聚反应 ➢脱水 ➢放料 ➢树脂粉碎、包装 ➢树脂性能检测
精选
生产工艺流程图
精选
虽然不存在未反应的羟甲基。但苯环 上羟基的邻位和对位上还存在未作用 的反应点，因此，固化剂作用下，可 而交联形成不溶不熔的体型大分子。
可加固化剂使之交联。常用固化剂： 六亚甲基四胺（乌洛托品）
精选
热塑性酚醛树脂的固化剂：
乌洛托品 （六亚甲基四胺）
精选
4、热固性酚醛树脂的固化
固化反应主要形成亚甲基键。
精选
粘结性能
与其他材料相容性好，交联后，可以为磨具、耐
火材料，摩擦材料，绝缘材料等。
酚醛胶
摩擦材料
绝缘材料
优良的粘结剂
粘结力强、结合强度高 绝缘好，材质 强度高
精选
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， 这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。 酚醛树脂的这种特性，也是它能用于耐 火材料领域的一个重要原因。
但因其存在韧性较低、质地较脆、固化温度高 、热压时间长等缺点，使其应用受到一定限制
酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性，增强材 料韧性
精选
5.1 增强增韧
柔韧性好的线
型高分子化合 物(如合成橡胶、
酚
聚乙烯醇缩醛、 聚酰胺树脂等)
醛
功能完
树
善的酚
醛树脂
脂
某些黏附性
强的，或者耐

OH
OH
－CH2OH ＋
OH
OH
－CH2－
CH2OH
CH2OH
5
2.7 酚醛树脂
OH
OH
OH
OH
HOCH2－ －CH2OH＋
－CH2OH HOCH2－ －CH2－ －CH2OH
CH2OH
CH2OH
OH
OH
HOCH2－ －CH2OH＋ HOCH2－ －CH2OH
其它略
CH2OH
OH HOCH2－ －CH2OH
2.7 酚醛树脂
酚醛树脂
酚类化合物和醛类化合物经缩聚反应制得的树脂的通称。 酚类：苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等 醛类：甲醛、乙醛、糖醛等 催化剂：氢氧化钠（钡）、氨水、盐酸、硫酸、对甲苯磺酸
最早的热固性树脂，原料易得、合成方便，仍能满足许多 使用要求。
通过控制苯酚和甲醛的摩尔比以及反应的pH值，可以合成 出两种性能不同的酚醛树脂： 热固性酚醛树脂：带羟甲基 热塑性酚醛树脂：酚基与亚甲基连接，不带羟甲基
层压板的成型：浸渍、层压
浸渍过程
卷绕辊 导向辊
挤液辊
涂胶辊
卷取辊 洪炉
浸槽
层压过程
叠 料 进 模 热 压 脱 模 加 工 和 热 处 理
10
2.7 酚醛树脂
（3）酚醛泡沫塑料 热塑性或甲阶热固性酚醛树脂，加入发泡剂（如 NH4SO4、CaHSO3）、固化剂，经发泡固化即可。
优点： 质量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐热性高、 阻燃性好、价格低，但脆性较大。
1938年 飞利蒲收音机
1950年 变压器 13
CH2 HOCH2－ －CH2OH
OH
6
2.7 酚醛树脂

OH
O
HC H
发展历程
（1）1905～1909年，L.H.巴克兰对酚醛树脂及其成型工艺 进行了系统的研究，1910年在柏林建立通用酚醛树脂公司， 实现工业化生产。
（2）1911年，J.W.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 应用。
（3）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，后由日本基诺尔公司投入生产。
生产热固性酚醛树脂可用氢氧化钠、氢氧化钡、氨水和氧 化锌作催化剂。PH值大于7时，缩聚缓慢，有利于多羟甲基 酚衍生物的生成。沸腾反应时间1～3h，脱水温度一般不超过 90℃，树脂分子量为500～1000 。
2、什么是酚醛树脂，其优缺点分别是什么？ 3、热固性酚醛与热塑性酚醛在结构、活性及应用领域方面各
有什么不同？ 4、热固性酚醛的合成原理与合成条件（比例、催化剂）？ 5、热塑性酚醛的合成原理与合成条件（比例、催化剂）？ 6、热固性酚醛的固化方式？ 7、酚醛树脂的热固化温度与压力一般是多少？ 8、热塑性酚醛树脂最常采用的固化剂，最佳用量，固化温度
与压力分别是什么？
4.2 合成原理
苯酚和甲醛在催化剂存在的条件下缩聚而成。反应机理：苯 酚羟基邻位和对位上的氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原 子结合为水分子，其余部分连接起来成为酚醛树脂。
4.2.1 热固性酚醛树脂的合成
摩尔比：甲醛/苯酚=（1.1-1.5）:1 催化剂：碱性，如氢氧化钠、氨水或氢氧化钡等。 苯酚苯酚又称石炭酸，纯白无色针状晶体，在空气中可氧
结构特点：上述各种树脂的分子中均含有 可进一步反应的羟甲基基团。
生产工艺
生产过程包括缩聚和脱水两步。
按配方将原料投入反应器并混合均匀，加入催化剂，开动 搅拌，加热升温至70℃，由于反应放热使物料自动升温。当 升至78 ℃时即用冷水调节，使反应温度缓慢上升并保温在 85~95 ℃之间，保温反应直到终点，经减压脱水并加入乙醇稀 释溶解后过滤出料即为产品。

热塑性酚醛树脂
制备：1、酸性催化剂；2、酚与醛的摩尔比大于1。 结构：1、线性酚醛树脂；2、以亚甲基连接芳核结构为主；3、含有少量二亚甲
基醚（-CH2-O-CH2）；4、很少含有可反应的羟甲基（-CH2OH）。
固化：1、不含有可反应的羟甲基，仅靠加热不能固化； 2、尚存在未反应的作用点，若遇到六次甲基四胺、多聚甲醛等物质可在 加热时与热塑性酚醛树脂中苯酚基的邻对位发生反应，产生交联固化， 形成热固性树脂。
1
合成机理
固化机理
2
热固性酚醛树脂
制备：1、碱或酸性介质中，酚与醛的摩尔比小于1； 2、碱性介质中，酚与醛的摩尔比大于1。 3、为了控制缩聚反应，通常采用碱性催化剂，苯酚与甲醛的摩尔比小于1。 4、当使用碱性催化剂时，易发生加成反应，得到羟甲基含量多的甲阶酚 醛树脂。
3
合成机理
加成反应
缩聚反应
（3）同时使用某种叔胺类化合物和少量氢氧化钡作为合成水溶性PF的催化剂，在适宜
的反应条件下，可制得游离酚含量和游离醛含量均较低的水溶性PF
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投料比对PF水溶性的影响
水溶性PF是热固性甲阶PF，即酚与醛在碱性催化剂作用下进行缩合反应，通过适 当控制反应终点制得树脂产品。
由于其分子中含有羟甲基官能团或二亚甲基醚键结构 ，并具有自固化性能，故也 是热固性PF的活性中间体。
6
水溶性酚醛树脂
水溶液中的溶解度 1、水溶性酚醛树脂周围亲水基团与水形成水化膜的程度 2、水溶性酚醛树脂分子带有电荷的情况决定的。 例子：当用中性盐加入水溶性酚醛树脂溶液，中性盐对水分子的亲和力大于水溶性酚醛 树脂，于是水溶性酚醛树脂分子周围的水化膜层减弱乃至消失。同时，中性盐加入水溶 性酚醛树脂溶液后，由于离子强度发生改变，水溶性酚醛树脂表面电荷大量被中和，更 加导致水溶性酚醛树脂解度降低，使水溶性酚醛树脂分子之间聚集而沉淀。

备的运行状况的监控。
通过实时监控和调整工艺参数，可以及时发现和解决 生产过程中出现的问题，避免生产出不合格的产品。
产品检验
产品检验是酚醛树脂生产质量控制的重要环节，通过检验 可以确定产品的性能和质量是否符合要求。
产品检验的内容通常包括对产品的化学成分、物理性能、 机械性能等方面的测定，如粘度、固化时间、硬度、耐热 性等。
在汽车领域，酚醛树脂可以用 于制造刹车片、离合器片、密 封件等耐高温、耐磨材料。
02
酚醛树脂生产添加剂
常用的酚类物质包括苯酚、甲酚、二 甲酚等，它们是酚醛树脂的主要组成 部分，影响树脂的性能和应用领域。
如催化剂、交联剂、填料等，根据生 产需要添加。
醛
甲醛是最常用的醛类物质，其浓度和 纯度对树脂的生产和性能有重要影响 。
配备个人防护用品
员工在生产过程中应佩戴个人防护用品，如防护服、手套、口罩等 ，以降低职业危害。
环保排放标准
严格执行国家排放标准
酚醛树脂生产过程中产生的废水、废气、噪声 等应符合国家及地方环保排放标准。
建立污染物处理设施
企业应建立完善的污染物处理设施，确保污染 物得到有效处理。
监测与报告
企业应定期对污染物排放进行监测，并向相关部门报告排放情况。
搅拌器
作用
搅拌器用于在反应过程中 使酚和醛充分混合，促进 反应进行。
类型
根据工艺需求，可选用不 同类型的搅拌器，如桨式 、涡轮式或锚式等。
材质
通常由不锈钢或钛合金等 耐腐蚀材料制成。
预热器
作用
预热器用于将原料酚和醛预热至 反应温度，提高反应效率。
类型
常见的预热器类型包括夹套式、列 管式和蛇形盘管式等。
类型
根据产品需求，可选用金属模具、塑料模具或硅胶模 具等。

反应最后，交联成复杂的体型结构，即反应过程中酚醛树脂引起了 环氧树脂固化剂的作用。 ( 3) 用途 环氧改性酚醛树脂主要用于涂层，结构胶粘剂、浇铸、模压、层压 等方面
3.固化树脂的结构
酚环间以—CH2—，醚键(少)连接起来，形成三维的体 型高聚物。 对于固化反应，一般认为： 固化反应时，体系粘度很大，分子运动受到限制，因此 交联反应不完全，难以达到完全固化。 固化体系中可能存在游离酚、醛及水份等，也影响交联 程度。 固化反应不完全 理论强度 固化物实际强度远远小于 固化结构中存在缺陷
OH CH2OH CH2OH HO HOH2C CH2 OH CH2OH H2O
。
b．两个酚核上的羟甲基相互反应，生成二苄基醚
OH CH2OH OH CH2OH OH CH2OCH2 CH2OH OH CH2OH H2O
苄基醚不稳定，能否形成与体系的酸碱性有很大关系 中性条件下：<160℃，易形成；>160℃,醚键易分解，形成— CH2— 碱和酸都是有效的—CH2—形成的催化剂。
2．树脂形成及性能的影响因数
(1) 催化剂 催化剂的酸性大小及用量对反应有较大影响。酸量越多， 酸性越强，反应速度就越大，树脂的平均分子量也就越高。 常用品种：盐酸，草酸，硫酸等。 (2) 酚、醛比例 实际应用中，酚、醛的摩尔比控制在1:0.8~1:0.9之间。 醛量增加，会对酚醛树脂的性能产生以下影响：
固化产物的研究结果表明： ① 原来存在于hexa中的N有66～77%最终结合到固化 产物中，因此每个hexa分子失去一个N原子 ② 固化时仅放出NH3，无水放出 ③ 用少至1.2%的hexa就可以与二阶树脂生成凝胶结构
2．影响固化速率的因素
(1) 六次甲基四胺的用量 二阶酚醛树脂的固化速度与hexa的用量有关。 一般用量：树脂用量的6～14%。 用量不足，固化速度下降，制品耐热性下降； 用量过多，耐热性不但没有提高，耐热性下降，耐水性下降，电性能下降。 (2) 游离酚含量与水含量 常用的二阶酚醛中含有少量的酚和微量的水，对固化速度有一定影响。 二者含量减少，则凝胶速度下降； 二者含量太大，会引起制品性能下降。 (3) 温度 温度升高，凝胶时间减少，即固化速度提高。