实验二十四 酚醛树脂的制备

酚醛树脂的合成反应方法酚醛树脂是一种常见的热固性树脂，具有良好的机械性能、耐热性能和耐化学性能等优点，广泛应用于粘接、涂料、复合材料等领域。

其合成反应方法主要有以下几种：1.加热缩聚法：这是合成酚醛树脂最常用的方法之一、将适量的酚和甲醛按一定比例混合后，在碱性催化剂的作用下进行加热缩聚反应。

缩聚反应会在缩聚剂之间形成酚甲醛亚胺，再进一步聚合形成酚醛树脂。

该方法反应速度快、操作简单，但在高温下易生成有害气体。

2.硝化磺化法：该方法是在加热缩聚法的基础上引入了硝酸和磺酸作为诱导剂。

加入硝酸和磺酸可以加快缩聚反应的速度并改善产物的性能。

硝化磺化法合成的酚醛树脂具有更高的强度和耐热性能，适用于一些高要求的应用。

3.环氧化酚醛树脂法：通过环氧化反应合成酚醛树脂是一种新型的方法。

在环氧化酚醛树脂反应中，酚和甲醛会先发生环氧化反应，形成环氧酚和甲醛加合物。

然后，在酸性条件下，酚和甲醛加合物会进行环化反应，生成酚醛树脂。

该方法反应条件温和，且产物具有较高的聚合度和交联度，具有优异的性能。

4.溶胀法：溶胀法是一种比较特殊的合成方法。

它首先将酚和甲醛按一定比例混合，并加入不溶于甲醛的溶剂如石油醚，形成溶液。

然后，在催化剂的作用下，将溶液中的甲醛脱氢生成甲醛醇。

甲醛醇与酚发生缩聚反应，形成酚醛树脂。

这种方法能够合成分散度很好的酚醛树脂，适用于克服其他方法中产物团聚的问题。

总的来说，酚醛树脂的合成方法各有特点，选择适合的方法要根据具体需求和条件来决定。

各种方法在合成过程中都需要控制温度、时间和催化剂的使用量，以保证合成的酚醛树脂具有理想的性能。

同时，为了提高酚醛树脂的性能，也可以通过调整酚和甲醛的比例、引入其他添加剂等手段来进行改性。

酚醛树脂的合成反应方法酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛发生加成反应，生成拜甲基苯酚，其次径甲基苯酚间发生缩聚反应。

(1)加成反应CH2OH 在适当的条件下，一元軽甲基苯酚与甲醛继续反应，生成二元乃至三元轻甲基苯酚：HOCH释甲基苯酚与苯酚，轻甲基苯酚之间发生缩聚反应, 生成各种二聚体。

如图1・4所示^pCH20CH2-O-0H|-CH2O附着缩聚反应不断的进行，形成了一定分子屋的酚醛坍脂。

彫响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素有原料的化学结构、酚与醛旳摩尔比、反应介质的酸碱性和合成工艺方法等卩％1.3.2热塑性酚酵树脂的合成在酸性的催化剂条件下，甲醃与苯酚的摩尔比VI的情况下制各的酚醃树脂为热塑性盼醛树脂，称为Novolac树脂。

在强酸介质（PHV3）中，苗先甲醛与水分子形成甲二醇，甲二醇与质子发生亲电取代反应，空成甲醇阳离子：CH2O + H2O—H0CII2OH —+CH2OH 4. IbO(2发生在对位的及应〈1）反应速率比较慢，发生在邻位的反应（2）反应比较快，因此反应（1）是决定Novolac树脂的反应速率.碳鋒离子与苯酚反应，主成H+和二酚基甲烷。

133热固性酚醛树脂的合成以碱为催化剂，甲醛与苯酚的摩尔比＞1的情况下.制备的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，祢为Resole树脂。

在FHA7时，甲醛左水溶液中存在甲二醇的平衡反应：贏5十比一HOCgH苯酚左碱性条件下则形成负离子的形式:苯酚负离子具有较强的亲核性质，与甲醛起加成反应:对疑甲基苯酚可通过下■列历程形成;上述的形成一元坯甲基苯酚，不断与甲醛继续反应形成二元甚至三元的绘甲 基苯酚，耗甲基苯酚与苯酚，超甲基苯酚直接不断地进疔縉聚反应，最终形成热 固性酚醛树脂。

1.4酚醛树脂的固化朗1.4.1固化的含义固化是低分子物质转变成不溶不熔的髙分子网状结构的化学过程，表现出凝 胶化和完全固化的两个阶段。

无论是Novolac 和Resole 的甲阶酚醛树脂，都是由低 分子量的低聚物和各种疑甲基苯酚组成的混合协体系，尽管在结构上存在着差 异，但是在物理性质上它们均表现出可溶可熔的性质。

第一章酚醛树脂合成一：酚醛树脂配方苯酚：200 kg 甲醛：350kg 液碱：7kg 甲酸：2.2g液碱配方：片碱：20g 水:<不含酸碱与其它成分>：49.5g二：上料前应注意以下问题〔1〕苯酚是否结晶。

〔2〕甲醛是否有聚合物。

三：上料步骤将甲醛一部分甲醛吸入反应釜中,打开搅拌机,将苯酚吸入反应釜,按照比例再将甲醛吸入,搅拌约20分钟,搅拌均匀即可。

四：生产前应注意（1）检查供电是否正常。

（2）检查冷水供应是否正常。

（3）检查锅炉供气是否正常。

（4）检查各阀门是否正常。

（5）正常与否都要做好记录。

五：操作步骤〔1〕开蒸汽〔流程图①〕将釜中原料加温至28℃,再加液碱,釜中温度计〔流程图③〕显示30℃时开始,将温度的提升速度控制在大约每分钟1℃,升温的速度要稳定,升至60℃的时间控制在35 --- 45分钟为佳。

〔2〕60℃升温至70℃的速度要控制在大约每三分钟1℃,升温的速度要稳定,自60℃升至70℃的时间要控制在35 --- 45分钟；温度达到70℃时,将蒸汽关闭。

〔3〕温度升至72.-73℃时定温,可以通过往釜层中加水的方式进行定温,使温度保持在72-73℃之间。

〔4〕自温度升至60℃的时间起,再过210分钟左右,进行中间化验。

〔化验过程：见第二页七条〕〔5〕甲醛和苯酚反应充分时,开始加甲酸。

加完甲酸7分钟后,放完釜层中的水打开蒸汽,开始抽真空。

抽真空的操作步骤如下：开启真空泵〔流程图15〕,,观察缓冲器〔流程图13〕的真空表〔流程图21〕,当真空表显示的负压达到0.08以上时,再缓慢开启〔流程图24〕阀门,开启的速度要保证缓冲器的负压不低与0.07〔流程图21〕,一直到全部打开,正常工作。

〔6〕抽真空时注意观察视镜〔流程图⑨〕,自视镜出水开始,将温度下降的速度每8分钟降11℃为正常,直至降到55-58℃时,抽真空时间一般在50-60分钟,随后温度自然上升,上升至63.5℃时关闭蒸汽阀门〔流程图①〕。

摘要酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚合物。

在早期工业合成塑料中就包括这一类材料。

它可由两种不同方法制备。

第一种方法是碱催化缩合，而第二种方法是酸催化缩合。

由碱催化得到的产物是甲阶酚醛树脂，而酸催化制得的产物是热塑性酚醛树脂。

酚醛树脂广泛应用于涂覆和层压制品中。

纯树脂用作结构材料太脆，但当加入各种各样的填料后就变成有用的塑料了。

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。

根据缩聚时所用的酸性或碱性催化剂，得到不同的最终产物。

在酸性介质中缩合时，得到可溶可熔的酚醛树脂，称为酚醛清漆（novolaks），这种产物经长时间加热也不再进一步缩合；在碱性介质中，则得到可溶可熔的含有一个或多个苯核的羟基酚，称为可溶性酚醛树脂(resols),不像酚醛清漆那样，可溶性酚醛树脂加热就转变成不溶不熔的产物（不熔性酚醛树脂，resites）。

本论文通过实验设计出制备酚醛树脂的最优方案，经过熔酚、加料、升温、恒温、降温等步骤制备出酚醛树脂，。

根据产品的外观、固含率、pH、游离醛含量、溶酸性等技术指标测定所得产品得到固含率为36.72 %，游离醛含量为11.09%的酚醛树脂。

最后介绍了酚醛树脂在生活中的应用。

关键词：苯酚；甲醛；酚醛树脂；尿素ABSTRACTPhenolic resin is the shrinkage of phenol and formaldehyde polymer. In the early industrialized synthesis including this kind of plastic materials. It consists of two different methods of preparation. The first method is alkali condensation, while the second method is to acid catalytic condensation. The product by alkali catalyst is resol, while acid catalytic system of product are thermo plastic phenolic resin. Phenolic resin is widely used in coating and laminated products. Pure resin as structure material, but when join various packing will become useful after the plastic.Phenolic resin is the earliest artificial synthesis and industrialized production of synthetic resin, its simple production technology of reactants, excellent performance, and are widely used, so the study methods of preparation, phenolic resin with high economic value and social significance.According to the polycondensation catalyst, acidic or alkaline different final product. In acidic medium condensation, soluble can melt of phenolic resin, called phenolic aldehyde varnish (novolaks), the product after long time no further condensation heat, In alkaline medium, get the melting of soluble can contain one or more of the hydroxyl phenol, benzene nuclear soluble phenolic resin resols (called), unlike phenolic aldehyde varnish, soluble phenolic resin heating is transformed into insoluble don't melt product (not melt of phenolic resin, resites).The preparation process and phenolic resin application requirements, design the optimal preparation of phenolic resin, understand the application of phenolic resin in life. After charging, phenol, melt temperature, the temperature and cooling steps were phenolic resin. According to the appearance of the product, cure rate, PH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes.In this paper, the preparation of experimental design the optimal scheme of phenolic resin, after welding, feeding, temperature, the temperature and cooling steps out of phenolic resin and preparation. According to the appearance of the product, solid rate, pH, free aldehyde content, dissolve acid as determined from product technical indexes obtained solid rate for free aldehyde content36.72 %, for11.09 % of phenolic resin. Finally introduces the application of phenolic resin in life.Keywords: phenol；formaldehyde；phenolic resin；urea目录第一章概述 .............................................................................................................. - 1 -1.1酚醛树脂的特点 (1)1.2酚醛树脂及塑料的发展史 (1)1.2.1世界酚醛树脂.................................................................................................................. - 1 -1.2.2我国酚醛树脂及其塑料的发展史 ........................................................................... - 2 -第二章酚醛树脂的应用领域 .................................................................................... - 3 -2.1粉状模塑料 .. (3)2.2酚醛层压塑料 (3)2.3酚醛造型材料 (3)2.4酚醛隔热、隔音材料 (4)2.5木制品黏结剂及其他专用型黏结剂 (4)2.6耐火材料结合剂 (4)第三章酚醛树脂的制备 .......................................................................................... - 5 -3.1酚醛树脂的合成反应 (5)3.2实验室制备 (5)3.2.1酸催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 5 -3.2.2碱催化苯酚-甲醛缩合.................................................................................................. - 6 -3.2.3尿素改性酚醛树脂........................................................................................................ - 8 -3.2.4实验总结 ........................................................................................................................... - 9 -第四章酚醛树脂技术指标测定 ............................................................................... - 10 -4.1酚醛树脂P H值的测定 (10)4.2酚醛树脂中游离醛含量的测定 (10)4.3酚醛树脂溶酸性的测定 (11)4.4酚醛树脂固化率的测定 (11)4.5技术指标结果 (11)4.6讨论 (12)参考文献：............................................................................................................. - 13 -致谢 ...................................................................................................................... - 14 -第一章概述1.1 酚醛树脂的特点酚醛树脂（Phenolic resins）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。

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。

酚醛树脂的制备
酚醛树脂的制备通常涉及苯酚和甲醛的反应。

这个反应可以通过酸或碱作为催化剂来促进。

以下是使用酸催化剂的制备方法：
准备反应物料：在大试管中加入2.5克苯酚和2.5毫升40%甲醛溶液，然后加入1毫升浓盐酸作为催化剂。

加热反应：将带有长玻璃管的单孔塞塞入试管口，并将试管放入沸水浴中加热。

在沸水浴中，混合液开始沸腾，表明反应正在进行。

当沸腾停止时，反应已完成。

继续加热约10分钟，以利于酚醛树脂和水溶液充分分层。

冷却和产物观察：冷却后，上层为水，下层为酚醛树脂，酚醛树脂通常显粉红色。

这是因为苯酚在反应中被氧化生成醌类物质。

产物性质：在这个实验中，所用苯酚过量，并用酸作催化剂，产物是线型高分子树脂。

如果甲醛溶液过量，且用氨水作催化剂时，产物则是体型高分子树脂。

此外，酚醛树脂的制备方法主要分为酸催化法和碱催化法。

酸催化法在酸性条件下进行反应，反应速度快，但产物的酸值较高，适合用于耐热性、耐光性和耐化学性要求较高
的领域，如高温涂料。

碱催化法则在碱性条件下进行反应，反应速率较慢，但产物的酸值较低，适合用于涂料、粘合剂等领域。

随着环保和可持续发展的重视，酚醛树脂的发展趋势也在不断变化。

例如，有机溶剂型涂料逐渐被水性涂料所取代，因此，研发低VOC的水性酚醛树脂是当前的研究热点之一。

生物基酚醛树脂的研究也越来越受到关注，这种树脂可以用天然资源替代化石资源，具有很大的发展潜力。

一、实验目的1. 熟悉酚醛树脂的制备原理和方法；2. 掌握酚醛树脂制备的实验步骤；3. 分析实验结果，了解酚醛树脂的性能。

二、实验原理酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸性或碱性催化剂的作用下，通过缩聚反应生成的高分子化合物。

实验中，苯酚与甲醛在酸性催化剂的作用下，首先发生加成反应，生成酚醛树脂的低聚物；然后，低聚物进一步发生缩聚反应，生成酚醛树脂。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：试管、烧杯、胶头滴管、酒精灯、石棉网、三脚架、药匙、玻璃棒、天平、量筒；2. 试剂：苯酚、40%甲醛溶液、浓盐酸、乙醇。

四、实验步骤1. 准备实验器材，检查仪器是否正常；2. 称取苯酚，用乙醇溶解，配制成苯酚溶液；3. 称取适量浓盐酸，加入烧杯中，配制成酸性催化剂；4. 将苯酚溶液倒入试管中，加入酸性催化剂；5. 将装有苯酚溶液和酸性催化剂的试管置于酒精灯上加热，保持温度在60-70℃；6. 慢慢滴加甲醛溶液，控制反应速度，使反应时间控制在1小时；7. 反应结束后，将产物倒入烧杯中，加入适量的水，搅拌，使产物沉淀；8. 将沉淀物过滤，用乙醇洗涤，晾干；9. 称量产物，计算产率；10. 分析实验结果，了解酚醛树脂的性能。

五、实验结果与分析1. 产物外观：酚醛树脂为颗粒状，颜色为淡黄色；2. 产物产率：实验所得酚醛树脂产率为85%；3. 产物性能：酚醛树脂具有耐热、耐酸、耐碱、绝缘、阻燃等性能。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了酚醛树脂的制备原理和方法，了解了酚醛树脂的性能；2. 在实验过程中，要注意控制反应条件，确保实验结果的准确性；3. 酚醛树脂具有广泛的应用前景，为进一步研究酚醛树脂的改性及应用提供了基础。

七、注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免接触皮肤和眼睛；2. 操作过程中，保持实验环境的整洁，避免交叉污染；3. 实验结束后，妥善处理废弃物，保护环境。

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。

实验11 酚醛树脂制备一、实验目的：1.理解缩聚反应的机理与特点2.掌握酚醛树脂的制备方法二、实验原理：酚醛树脂塑料是第一个商品化人工合成聚合物，具有高强度和尺寸稳定性好、抗冲击、抗蠕变、抗溶剂和耐湿气性能良好等优点。

酚醛聚合物可作为粘合剂，应用于胶合板、纤维板和砂轮，还可作为涂料，例如酚醛清漆。

含有酚醛树脂的复合材料可以用于航空飞行器，它还可以做成开关、插座及机壳等。

线形酚醛树脂是在以酸为催化剂，苯酚稍过量的条件下缩聚反应，得到的产物属于结构预聚物，单凭加热是不能固化，需要添加交联剂才能固化，形成的线形酚醛树脂为苯酚芳环的邻位和对位之间的随机连接；甲阶酚醛树脂是以碱为催化剂，甲醛稍过量的条件下缩聚反应，形成酚醇无规预聚物，继续加热可以直接交联固化形成网状的酚醛树脂。

线形酚醛树脂是甲醛和苯酚以0.75~0.85：1的摩尔比聚合得到，常以草酸或硫酸作催化剂。

由于加入甲醛的量少，只能生成低分子量线形聚合物。

线形酚醛树脂可作为合成环氧树脂原料。

与环氧氯内烷反应获得酚醛多环树脂，也可作为环氧树脂的交联剂。

三、化学试剂和仪器：试剂：苯酚、37%甲醛水溶液、草酸二水合物，水仪器：四颈瓶、球形冷凝管、聚合装置一套四、实验步骤1.装好实验装置2.将26ml苯酚（1.38mol）、3ml蒸馏水、37%甲醛水溶液18.5ml以及0.3g草酸加入四口瓶，搅拌下加热60-70℃反应20-30min。

3.逐渐升温至90℃，继续回流1.5-2h。

期间无色溶液变为白色浊液。

4. 将瓶中的物料倒入烧杯中，然后加入100ml水，并使反应物冷却，使树脂静置30min，将上部的水层倾析出来。

洗涤产物2次，得到产物为白色粘性物质。

五、实验注意事项：1、在加热过程中要缓慢进行加热，因苯酚要充分溶解，升温过快时，可能会出现凝胶；2、实验中，苯酚在40℃下为固体，且在空气中易被氧化，在实验过程中，先将苯酚融化后再加入到三颈瓶中，因此在加入苯酚时应快速；3、因苯酚具有腐蚀性，在实验时注意不要碰到皮肤上。