制備熱固性酚醛樹脂

1. 酚醛樹脂的制備及性質

苯酚+甲醛復===酚醛樹脂(催化劑只會也影響制酚醛樹脂的形狀),酚醛樹脂是高分子化合物,原理如下:苯酚上的酚OH會影響苯環上鄰位上的氫,使鄰位上H變的更活潑,更容易反應,所以反應時相當於苯環是還有倆個半鍵,而甲醛中的碳氧雙鍵同時斷開,與苯環是的倆個半鍵結合,有多個這樣的單體的聚合體就形成了酚醛樹脂.

2. 酚醛樹脂制備時，酚醛比例與催化劑等工藝條件不同對產物結構與性能有何影響

生產方法: 常用的原料為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對叔丁基或對苯基酚和甲醛、糠醛等。生產過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應器並混合均勻，加入催化劑，攪拌，加熱至55～65℃，反應放熱使物料自動升溫至沸騰。此後，繼續加熱保持微沸騰（96～98℃）至終點，經減壓脫水後即可出料。近年來，開發成功連續縮聚生產酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的主要因素為酚與醛的化學結構、摩爾比和反應介質的pH。酚與醛的摩爾比大於或等於1時,初始產物為一羥甲基酚,縮聚時生成線型樹脂;小於1時，生成多羥甲基酚衍生物,形成的縮聚樹脂可交聯固化。反應介質的pH小於7時,生成的羥甲基酚很不穩定，易縮聚成線型樹脂；大於7時,縮聚緩慢，有利於多羥甲基酚衍生物的生成。生產熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸鹼催化劑)使介質pH為0.5～1.5。為避免劇烈沸騰,催化劑可分次加入。沸騰反應時間一般為3～6h。脫水可在常壓或減壓下進行，最終脫水溫度為140～160℃。樹脂分子量為500～900。生產熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨水和氧化鋅作催化劑，沸騰反應時間1～3h，脫水溫度一般不超過90℃，樹脂分子量為500～1000。強鹼催化劑有利於增大樹脂的羥甲基含量與水的相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反應，相同配方製得的樹脂分子量較高，水溶性差。氧化鋅催化劑能製得貯存穩定性好的高鄰位結構酚醛樹脂。
酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉

是一種以酚類化合物和醛類化合物經縮聚而製得的一大類合成樹脂。
所用酚類主要是苯酚，其他還可用甲酚、shang酚A或幾種酚的混合物等；所用醛類化合物主要是甲醛，其他還可用多聚甲醛、糠醛、乙醛或幾種醛的混合物。苯酚-甲醛樹脂是酚醛樹脂中最典型和最重要的一種。

生產酚醛樹脂，根據所採用原料反應官能度、酚與醛的摩爾比以及合成反應催化劑，反應物系PH值不同又分為熱塑性酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂兩大產品，熱塑酚醛樹脂（或稱兩步法酚醛樹脂），為淺色至暗褐色脆性固體，溶於乙醇、丙酮等溶劑中，長期具有可溶可熔性，僅在六亞甲基四胺或聚甲醛等交聯劑存在下，才固化(加熱時可快速固化)。主要用於製造壓塑粉，也用於製造層壓塑料、清漆和膠粘劑。熱固性酚醛樹脂（或稱一步法酚醛樹脂），可根據需要製成固體、液體和乳液，都可在熱或（和）酸作用下不用交聯劑即可交聯固化。熱固性酚醛樹脂可用於製造各種層壓塑料、壓塑粉、層壓塑料；製造清漆或絕緣、耐腐蝕塗料；製造日用品、裝飾品；製造隔音、隔熱材料等。
更具體的步驟可參考 ：

3. 熱固性酚醛樹脂的反應原理是什麼

熱固性酚醛樹脂的反應原理是什麼？ 熱固性酚醛樹脂的制備過程分為三個階段。 (1)甲階酚醛樹脂酚和醛的反應是很復雜的，苯酚分子中酚羥基的對位和兩個鄰位（官能度等於3)的氫都能和甲醛（官能度等於2)反應，生成各種羥甲基酚的異構體。所生成的羥甲基酚異構體，除了能繼續和苯酚反應外，也可以與甲醛反應生成多羥基甲基酚。 上述各種羥甲基酚能相互反應，也能和酚、醛反應，生成甲階酚醛樹脂，此外，甲階還可能存在醚鍵結構，這是由於兩個酚醇間的兩個羥甲基縮聚反應。甲階的樹脂是線型結構，可用如下典型式表示。 甲階酚醛樹脂易溶於乙醇、丙酮等有機溶劑中，加熱時能熔融，具有熱塑性，這種狀態的樹脂又稱可溶（熔）性樹脂，可以改性劑配製改性酚醛樹脂膠黏劑。 (2)乙階酚醛樹脂將初期酚醛樹脂加熱至115〜14℃。可以進一步縮聚得到中間酚醛樹脂。這種樹脂的相對分子質量約為1000左右，聚合度為6〜7。它是不溶（熔）的高分子物質和一些游離酚及羥甲基酚的混合物。這種樹脂像彈性的高分子一樣，可拉成長絲，但冷卻後變成脆性的物質，僅能部分地溶解在丙酮及醇類溶劑中，其餘的樹脂溶脹。 (3)丙階酚醛樹脂中期酚醛樹脂繼續加熱縮合，反應物中羥基全部作用完，此時分子結構為網狀的最終產品，即丙階酚醛樹脂，達到不溶（熔）的硬化階段。丙階樹脂究竟是什麼結構，現在尚無定論，一般認為是因為生成了三面交聯的體型大分子，如 但也有人認為並非如此，因為酚醛樹脂的分子是很僵硬的，其僵硬性妨礙了生成深度的交聯，其所以不能熔化是因為分子在達到熔點以前就發生了熱分解的緣故。

4. 高中化學實驗8——酚醛樹脂的制備

一、背景介紹

酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物，市場銷售往往加 著色劑 而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱鹼，遇強酸發生分解，遇強鹼發生腐蝕。不溶於水，溶於 丙酮 、酒精等 有機溶劑 中。苯酚醛或其衍生物縮聚而得。

酚醛樹脂是世界最早人工合成和工業化生產的一類合成樹脂，其原料易得，生產工藝簡單，綜合性能優良，應用非常廣泛，因此研究酚醛樹脂的制備方法，具有很高的社會意義和經濟價值。酚醛樹脂合成反應分為兩步，首先是苯酚與甲醛的加成反應，隨後是縮合及縮聚反應。

縮聚反應是指具有兩個或兩個以上官能團的單體，相互反應生成高分子化合物，同時產生有小分子（如 H2O、HX、醇等）的化學反應。酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚而成。反應機理是苯酚羥基鄰位上的兩個氫原子比較活潑，與甲醛基上的氧原子結合為水分子，其餘部分連接起來成為高分子化合物——酚醛樹脂。

酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及 合成纖維 等

二、實驗儀器

試管，燒杯，膠頭滴管，酒精燈，石棉網，三腳架，葯匙，玻璃棒，天平，量筒

三、實驗試劑

苯酚，40%甲醛溶液，濃鹽酸，乙醇

四、實驗原理

苯酚和甲醛在酸性或鹼性的催化劑作用下，通過縮聚反應生成酚醛樹脂。

在酸性催化劑作用下，苯酚過量時生成線型熱塑性樹脂。

在鹼性催化劑作用下，甲醛過量時生成體型熱固性樹脂。

五、實驗裝置

六、實驗步驟及現象

1、往試管中加入2g苯酚和3mL甲醛溶液，再用膠頭滴管加入3滴濃鹽酸，放在沸水浴中加熱。

2、當試管中反應物漸漸沸騰時，從沸水中取出試管，並用玻璃棒不斷攪拌試管中的溶液，可以觀察到有白色固體生成。

3、待試管冷卻至室溫，往試管中加入無水乙醇，發現固體不溶解。

4、再將試管放在沸水浴中加熱，白色固體也不溶解。說明製得了酚醛樹脂。

七、 縮聚反應的特點是：

（1）單體不一定含有不飽和鍵，但必須含有兩個或兩個以上的反應基團（如—OH、—COOH、—NH2、—X等）。

（2）縮聚反應的結果，不僅生成高聚物，而且還有副產物（小分子）生成。

（3）所得高分子化合物的化學組成跟單體的化學組成不同。

5. 酚醛樹脂的實驗製取

【原理】苯酚和甲醛在酸性或鹼性的催化劑作用下，通過縮聚反應生成酚醛樹脂。在酸性催化劑作用下，苯酚過量時生成線型熱塑性樹脂；在鹼性催化劑作用下，甲醛過量時生成體型熱固性樹脂。
【操作】
（1）在25×200mm的試管中加入 4g化學純苯酚和2.5mL化學純甲醛溶液（密度約1.1g/cm3、濃度為36～38%），再加入1mL化學純的濃鹽酸，振盪均勻後塞上帶有直玻璃管（長300mm）的橡皮塞。把上述試管固定在鐵架台上，放在80～90℃的水浴中加熱（如左圖）。片刻後，試管中發生劇烈反應，反應後還要繼續加熱，直到生成粉紅的固體樹脂為止。取出固體樹脂（用鐵絲鉤出），用水沖洗後得到熱塑性樹脂。
（2）在25×200mm的試管中加入2.5g化學純苯酚和3mL化學純甲醛溶液（濃度同前），再加入1mL化學純濃氨水（濃度為25～28%），振盪均勻之後塞上帶有直玻璃管（長300mm）的橡皮塞。把上述的試管固定在鐵架台上，用沸水浴加熱，直到混合物分成兩層。當底層的樹脂粘度增大時，取下試管用水冷卻，等樹脂固化後倒出，用水沖洗，得到黃色的熱固性樹脂。
【說明】
（1）苯酚和甲醛在鹼性條件下反應，要比在酸性條件下反應慢。要使生成的樹脂冷卻後呈固體，必須加熱半小時以上。
（2）苯酚和甲醛在鹼性條件下是逐漸生成體型樹脂的。開始生成的液態物是可溶於酒精、丙酮和鹼性水溶液的樹脂，叫做甲階樹脂。繼續加熱後，生成粘稠狀的液體，冷卻後成為脆性固體，能部分溶於酒精、丙酮，但不溶於鹼性水溶液。它叫乙階樹脂（固體受熱能軟化）。再繼續加熱，才生成不溶不熔的體型樹脂，叫做丙階樹脂。在課堂教學實驗中制備，由於加熱的時間不夠，一般生成乙階樹脂。
（3）苯酚有毒，它的濃溶液對皮膚有強烈的腐蝕性，使用時要小心。如沾到皮膚上，要立即用酒精擦洗干凈。
（4）苯酚在常溫下是無色晶體，不易從瓶中取出。取用時先把裝有苯酚的瓶子放在60～70℃的熱水中，使晶體液化，再用長滴管吸出，滴入小燒杯中稱量。