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水溶性酚醛树脂的制备及应用

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水溶性酚醛树脂的制备及其应用摘要：水溶性酚醛树脂作为聚合物的交联剂,得到广泛应用。

研究了水溶性酚醛树脂的合成过程。

在甲醛与苯酚的摩尔比为3：1 和碱性催化条件下, 合成了1 种平均聚合度较高的水溶性酚醛树脂。

对于水溶性酚醛树脂的合成的因素和应用进展进行了综述。

水溶性酚醛树脂的最大特点就是以水代替大量的有机溶剂，可减少或消除溶剂的污染与浪费，有利于环境保护，并且可降低生产成本。

关键词：水溶性；酚醛树脂；合成；影响因素；应用。

Synthesis and Application Progress of Water Soluble Phenol-formaldehyde Resin(Wuhan Textile University; Zhu Xufeng; 430200)Abstract：As a polymer cross linker, water soluble phenol formaldehyde resin is widely applied. A study on the synthesis and mo luculent ruptures of the resin w as conducted. A novel water soluble phenol formaldehyde resin with comparatively high average degree of polymerization w as synthesized with a mole ratio of formaldehydes to phenol of 3 under base catalyst conditionKeywords：water-soluble；phenol-formaldehyde；synthesis；influencing factors; application progress前言酚醛树脂是世界上最早实现工业化生产的合成树脂，迄今已有上百年的历史。

由于酚醛树脂不仅具有原料易得、价格低廉、生产工艺和设备简单等特点，而且其产品还具有优良的力学性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性和低烟雾性等诸多优点，因而PF 已成为各领域中不可缺少的材料之一，被广泛用于制备模压料、层压板、摩擦材料、隔热和电绝缘材料、砂轮、耐候性好的纤维板、金属制造时的壳体模具以及玻璃钢模压料粘合剂、涂料等［１］。

实验部分１. 实验原理在碱性催化剂的作用下, 甲醛对苯酚过量时可合成热固性酚醛树脂, 甲阶热固性酚醛树脂基本上是各种酚醇及其低聚物的混合物。

苯酚和甲醛的反应不仅仅与介质的pH 值有关, 还与催化剂的种类和用量、甲醛和苯酚的摩尔比及反应时间有关系. 一般认为反应机理如下:首先苯酚在碱的催化下形成离域的酚氧负离子：接着在其邻位发生取代反应应:在碱性介质中所形成的羟甲基酚比较稳定,因此能继续与过量的甲醛反应, 生成了二羟甲基酚和三羟甲基酚:一般说来, 水溶性酚醛树脂的缩聚程度不高,若使用的催化剂碱性越强, 生成的树脂分子上羟甲基的含量越高. 适当增加甲醛的用量, 也有助于羟甲基酚的生成, 提高酚醛树脂的水溶性。

２. 反应试剂和仪器反应试剂：氢氧化钠、苯酚、甲醛。

仪器：四口烧瓶（250mL）、温度计（100℃）、量筒（100mL）、烧杯（200mL）、水浴锅、电动搅拌棒、球形冷凝管、托盘天平、旋转粘度计。

３. 实验内容配方设计名称质量分数/％苯酚50甲醛22.2NaOH10蒸馏水17.8将50g苯酚及25mL质量分数40%NaOH溶液加入四口烧瓶中，搅拌并升温至40-45℃，保温20-30min，控温在42-45℃，并在30min内滴加50mL甲醛，此时温度逐渐升高，至1.5h 时将升至87℃，继续在25min内将反应物的温度由87℃升至94℃，保温20min后，降温至82℃，恒温15min，再加入10mL甲醛和10mL水，升温至90-92℃，反应20min后取样测粘度，至符合要求止，冷却至40℃，出料，即得产品．４.测试实验用旋转粘度计测在室温和一定的转速下测定酚醛树脂的表观粘度。

５．实验讨论与思考对水溶性酚醛树脂的制备过程而言，很多因素会影响其制品的性质：①直接表现在固含量、黏度、水溶性和游离酚含量等方面；②间接表现在所得树脂的力学性能、电气性能及其它工艺性能等方面。

这些影响因素彼此较为独立，又相互影响，从而在很大程度上决定了整个体系的质量和性能。

（１）催化剂的类型和用量水溶性酚醛树脂常用的碱性催化剂有氨水、六次甲基四胺、碳酸钠、碱金属和碱土金属氢氧化物等。

通常，在无机碱催化剂作用下，苯酚与甲醛的羟甲基化加成反应的速率快于缩合反应速率，生成物主要是富含羟甲基的羟甲基酚[2]。

（２）投料比对酚醛树脂水溶性的影响水溶性酚醛树脂是热固性甲阶酚醛树脂，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，故也是热固性酚醛树脂的活性中间体。

由于苯环上的羟甲基官能团具有很强的反应活性，故在一定温度和弱碱性或中性条件下，彼此间会发生脱水缩合反应。

通常，酚醛树脂的水溶性取决于生成物（由苯酚与甲醛反应而得）在水溶液中的溶解性。

若生成物的分子极性较高，则其在水中的溶解性较大，树脂不易出现乳化现象，水溶性酚醛树脂的缩聚程度不高[3]。

适当增加甲醛的用量，酚的多元羟甲基化程度增大，反应生成的多羟基酚增多，酚醛树脂的水溶性明显提高；但是，甲醛用量过多时，会导致产物中的游离甲醛含量增加。

（３）反应温度和反应时间的控制虽然甲醛与苯酚的加成反应速率远大于多元羟甲基苯酚的缩聚反应速率，但是为了获得水溶性的甲阶酚醛树脂，反应温度和时间必须严格控制。

反应温度越低，自缩聚反应速率越缓慢；当温度超过90℃时，多元羟甲基苯酚很快缩聚并形成体型结构，胶液黏度急剧上升，同时转变为不溶于水的乙、丙阶酚醛树脂。

此外，反应时间不能太短，否则产品主要是一羟甲基、二羟甲基和三羟甲基苯酚的混合物，其特点是黏度低[4]。

因此，通过合理控制反应程度，可以制备出平均相对分子质量较低的多元羟甲基苯酚低聚物，即水溶性酚醛树脂。

应用进展用水替代有机溶剂（乙醇等），可以消除或减少有机溶剂的污染，降低生产成本。

因此，水溶性酚醛树脂在胶粘剂（用于制备玻璃布、棉布、纸基层压板、纤维板、胶木板和刨花板等）、玻璃纤维浸润剂以及各种涂料等产品中得到广泛应用。

近年来国内外研究者都在积极研制和开发水溶性酚醛树脂，并采用多种检测手段对其反应机理和动力学历程进行了深入研究[5]。

１. 用作胶黏剂为一种最基本的胶粘剂，酚醛树脂胶粘剂的需求量正以每年10%的速度递增。

针对传统酚醛树脂的缺点（如游离醛含量高、污染环境等），一种低毒性、环保型水溶性甲阶酚醛树脂深受人们的普遍关注。

通过优化方案、改进试验条件等手段，制备出新型水溶性酚醛树脂胶粘剂。

该产品黏度适中、游离酚含量低、产率高于8%（相对于传统工艺而言）且生产效率明显提高。

通过选择合适的n（苯酚）∶n（甲醛）比例、控制适当的反应温度以及加入PVA 改性剂等手段，生产出一种综合性能较好的、低毒性的水溶性酚醛树脂胶粘剂[6]。

该产品游离醛含量低、粘接性能好，符合当今经济、环保的发展要求，具有良好的应用前景和社会价值。

采用两步碱催化法制备水溶性酚醛树脂，从而明显提高了甲阶酚醛树脂的羟甲基化程度、加速了酚醛树脂的缩聚反应、缩短了酚醛树脂胶粘剂的固化时间和降低了固化温度，从而改善了胶粘剂的固化使用条件。

２. 用于油田的堵水调剖作业以间苯二酚和甲醛作为聚丙烯酰胺凝胶交联剂的调配体系，已经应用于油田的堵水调剖作业，但间苯二酚的市场价格是苯酚的6－7 倍。

为了进一步降低油田生产作业的成本，增加投入产出比，在保持酚醛树脂与聚丙烯酰胺交联作用的基础上，由苯酚与甲醛通过二步碱催化法合成了水溶性酚醛树脂，从而实现了苯酚苯环上的多元羟甲基化反应，使产品具有较强的脱水缩合反应能力。

由水溶性酚醛树脂与聚丙烯酰胺交联的凝胶体系，已成功应用于油田的深部调剖作业，并取得了投入产出比为1∶9 的经济效益。

此外，水溶性酚醛树脂在井筒注入过程中安全可靠，在地层内自缩合固化后的树脂还可以转化为抗高温的调剖堵水剂。

３. 制备高性能活性炭酚醛树脂具有炭化收率高、杂质含量低以及易活化成孔等特点，是制备高性能活性炭的较理想材料，所制备的高性能活性炭被广泛用作超级电容器的电极材料。

以市售的水溶性酚醛树脂为原料、氢氧化钠为活化剂，制备出平均粒径为1.7－1.9 nm 的高比表面积活性炭。

以苯酚和甲醛为原料、氢氧化钠为催化剂，利用两步碱催化法制备出一种水溶性酚醛树脂；然后以氯化锌为活化剂，通过控制一定的炭化温度，得到富含介孔的活性炭；再用硝酸进行二次活化，并将其用作超级电容器的电极材料。

结果表明：由两步碱催化法制备的水溶性酚醛树脂具有较大的比表面积、介孔丰富且介孔率为70%，有利于形成双电层电容，并且电容器的电化学性能良好[7]。

４. 酚醛树脂涂料酚醛树脂涂料是我国主要的出口品种。

提高其技术含量、增加其附加值以及拓宽其应用范围，将会显著增加我国涂料行业的经济效益。

在硼酸改性酚醛树脂的基础上，引入了豆油和顺丁烯二酸酐加成产物进行改性，获得各项性能指标均较好的水溶性酚醛树脂涂料。

该产品制备工艺合理可行、操作方便、价格低廉且绿色环保，具有广阔的发展前景。

结论水溶性P酚醛树脂以水为溶剂，以保护人体健康和降低环境污染为目标而发展起来的，对酚醛树脂工业生产的可持续发展具有重要意义。

因此，应积极深入开展水溶性酚醛树脂的理论研究，努力推广水溶性酚醛树脂在各领域中的应用。

参考文献：[1] 黄晶. 改性水溶性酚醛树脂用于编织摩擦材料的研究[D]. 贵阳：贵州大学，2007：18-19，26-35.[2] 张琳，刘洪波，李步广，等. 双电层电容器用酚醛树脂基活性炭的制备[J]. 电子元件与材料，2005，24（11）：35-38．[3] 黄晶，张雄碌，丁旭. 水溶性酚醛树脂改善编织摩擦材料性能的研究[J]. 中国胶粘剂，2006，15（10）：18-20.[4] 韩健，周靖. 中温固化型PF 树脂胶粘剂的研制[J]. 中南林学院学报，2004，24（2）：50-54.[5] 殷荣忠. 酚醛树脂及其应用[M]. 北京：化学工业出版社，1990：1-5，56-59，112-156.[6] 罗娟，仇明华，邓彤彤. 水溶性酚醛树脂胶的制备[J]. 化学与黏合，2002，24（3）：132-133.[7] 吴道新，李丹，彭贤仕，等. 水溶性低醛化甲阶酚醛树脂的合成与性能研究[J]. 应用化工，2004，33（1）：30-31.。

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酚醛树脂的制备工艺及应用10

酚醛树脂的制备工艺及应用10

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。

酚醛树脂的合成与应用

酚醛树脂的合成与应用

酚醛树脂的合成与应用酚醛树脂是一种由酚和醛类化合物反应合成的无定形聚合物。

它广泛应用于建筑材料、绝缘材料、表面涂料、粘合剂等领域。

本文将从酚醛树脂的合成和其一些主要应用方面进行详细介绍。

一、酚醛树脂的合成1.酚醛树脂的合成一般分为两步骤：缩聚反应和固化反应。

缩聚反应是通过酸性催化剂使酚和醛类反应生成酚醛缩聚物。

常用的酚有苯酚、间甲酚等，常用的醛有甲醛、乙醛等。

缩聚反应可以选择在常压下进行，也可以通过高温高压的条件来进行。

2.固化反应是指将缩聚物在碱性催化剂的作用下进行串联反应，形成大分子聚合物结构。

常用的碱性催化剂有氢氧化钠、氢氧化钡等。

固化过程中的温度和时间可以根据所需的聚合物性能进行调节。

二、酚醛树脂的应用1.建筑材料：酚醛树脂具有较好的绝缘性能和耐热性能，广泛应用于建筑材料中，如墙砖、天花板、管道等。

它们能够提供良好的保温和隔热效果，同时具有一定的阻燃性能，能够提高建筑物的安全性。

2.绝缘材料：酚醛树脂的绝缘性能优异，可用于电气绝缘材料的制备，如绝缘管、电缆绝缘层、变压器绝缘板等。

酚醛树脂的绝缘性能在高温和高湿度条件下仍然稳定，能够有效保护电器设备的安全运行。

3.表面涂料：酚醛树脂具有良好的耐磨性和耐化学性，因此广泛应用于表面涂料中，如家具表面涂层、汽车涂料等。

它们能够提供优异的光泽度和抗划伤性，同时还能保持涂层的稳定性和耐久性。

4.粘合剂：酚醛树脂是一种优秀的粘合剂材料，具有很强的粘接强度和抗剪切性能。

它们广泛应用于家具、木质制品、纸板箱等领域，能够提供很好的粘接效果和耐久性。

5.其他应用：酚醛树脂还能够用作压制材料、模具材料、阻燃剂等。

在压制材料中，酚醛树脂能够提供良好的硬度和耐磨性，用作模具材料时，具有较低的收缩率和稳定性。

在阻燃剂中，酚醛树脂能够提高材料的阻燃性能，提高材料的安全性。

总结：酚醛树脂作为一种重要的合成材料，在建筑材料、绝缘材料、表面涂料、粘合剂等领域都有广泛的应用。

它具有优异的绝缘性能、耐热性能和耐化学性能，能够满足各种复杂环境下的要求。

乳液法酚醛树脂的合成及其在摩阻材料中的应用

乳液法酚醛树脂的合成及其在摩阻材料中的应用

在今天的文章中，我们将深入探讨乳液法酚醛树脂的合成及其在摩阻材料中的应用。

乳液法酚醛树脂作为一种重要的化学品，其合成和应用对于工业界具有重要意义。

1. 介绍乳液法酚醛树脂乳液法酚醛树脂是一种由酚和甲醛等原料合成的聚合物，具有优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性。

乳液法合成的酚醛树脂通常具有较高的固含量和均一的颗粒分布，适用于各种工业材料的制备。

2. 合成乳液法酚醛树脂乳液法合成酚醛树脂的过程包括酚和甲醛的缩合反应、聚合反应以及乳化剂的作用。

在缩合反应中，酚和甲醛经过缩合反应形成酚醛树脂的基本骨架，而聚合反应和乳化剂的加入则能够调节酚醛树脂颗粒的大小和性质。

3. 乳液法酚醛树脂在摩阻材料中的应用乳液法酚醛树脂因其优异的耐磨性和耐热性，在摩阻材料中得到了广泛的应用。

摩阻材料通常需要具有良好的耐磨性、摩擦系数和稳定性，而乳液法酚醛树脂正是符合这些要求的材料之一。

在摩阻材料中添加乳液法酚醛树脂，能够有效提高材料的耐磨性和摩擦性能，延长材料的使用寿命。

4. 个人观点和总结在我看来，乳液法酚醛树脂作为一种重要的化学品，其合成和应用在工业领域具有重要的意义。

通过对乳液法酚醛树脂的深入了解，我们能够更好地利用这一材料的优异性能，推动摩阻材料等领域的发展。

我也希望未来能够进一步探索乳液法酚醛树脂的合成方法和应用领域，为工业界的发展贡献自己的力量。

通过本篇文章的撰写，我对乳液法酚醛树脂的合成及其在摩阻材料中的应用有了更深入的了解。

乳液法酚醛树脂作为一种重要的化学品，在工业领域具有广泛的应用前景，我相信未来会有更多的突破和创新。

感谢您的阅读！乳液法酚醛树脂是一种重要的聚合物材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。

在工业领域，乳液法酚醛树脂被广泛应用于摩擦材料、密封材料、涂料、粘合剂等领域。

除了在摩阻材料中的应用，乳液法酚醛树脂还具有许多其他独特的特性和应用领域。

乳液法酚醛树脂在密封材料中的应用也非常广泛。

由于其优异的耐热性和耐磨性，乳液法酚醛树脂可以用于制备各种密封材料，如垫片、密封圈、密封胶等。

实验B 水溶性酚醛树脂胶的制备及性能测试

实验B 水溶性酚醛树脂胶的制备及性能测试

实验二 水溶性酚醛树脂胶的制备一、目的要求了解酚醛树脂胶粘剂的合成原理，掌握水溶性酚醛树脂胶的制备方法二、实验原理酚醛树脂是最早用于胶粘剂工业的合成树脂品种之一，它是由苯酚(或甲酚、二甲酚、间苯二酚)与甲醛在酸性或碱性催化剂存在下缩聚而成。

随着苯酚，甲醛用量配比和催化剂的不同，可生成热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂两类。

热固性酚醛树脂是用苯酚与甲醛以小于1摩尔比用量在碱性催化剂存在下(氨水、氢氧化钠)反应制成，它一般能溶于酒精和丙酮中．为了降低价格减少污染，可配制成水溶性酚醛树脂。

热固性酚醛树脂经加热可进一步交联固化成不熔不溶物。

热塑性酚醛树脂（又称线性酚醛树脂）是用苯酚与甲醛以1个摩尔比用量，在酸性 催化剂（如盐酸）存在下反应制得，可溶于酒精和丙酮中。

由于它是线形结构，所以虽经加热也不固化，使用时必须加入环六次甲基四胺等固化剂，才能使之发生交联变为不溶不熔物。

热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂结构式分别示意如下： OH CH 2OH CH 2CH 2OH CH 2OH OH CH 2OH n OH CH 2CH 2OH OH n热固性酚醛树脂 热塑性酚醛树脂在实际使用时，一般情况下，往往首选热固性酚醛树脂胶粘剂，而热塑性酚醛树脂应用量要比热固性树脂少得多。

末改性的热固性酚醛树脂胶粘剂的品种很多，现在国内通用的有三种，钡酚醛树脂胶是用氢氧化钡为催化剂制取的甲阶酚醛树脂，可以在石油磺酸的强酸作用下于室温固化，缺点是游离酚含量高达20％左右，对操作者身体有害。

同时由于含有酸性催化剂，粘结木材时会使木材纤维素水解，胶接强度随时间增长而下降。

醇溶性酚醛树脂胶是用氢氧化钠为催化剂制取的甲阶酚醛树脂，也可用酸催化剂室温固化，性能与钡酚树脂胶相同但游离酚含量在5％以下，水溶性酚醛树脂胶在这三种中是最重要的，因取游离酚含量低2.5％，对人体危害较小，同时，以水为溶剂可节约大量有机溶剂，目前，国产的酚醛树脂胶粘剂的性能已经以在石油磺酸的强酸作用下于室温固化，缺点是游离酚含量高达20％左右，对操作者身体有害。