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车用制品技术与应用 杜玉泉 等·水溶性酚醛树脂合成及其层压板的制备研究

水溶性酚醛树脂合成及其层压板的

制备研究

杜玉泉，吴昊，冯启恒
( 陕西黄河集团有限公司，陕西 西安 718100)

摘要 ： 在水溶性酚醛树脂的制备中，多种因素交互影响产品的质量，这些因素包括 ：反应时间的控制，甲醛与苯酚以及催化
剂之间物质投放量之比，反应温度的控制，反应过程的选择和具体操作过程。本文通过各种因素的类比和多重试验，探索各种因
素对于最后成品质量的影响程度和趋势，同时通过对关于酚醛树脂质以及相应树脂相关模压产品的检测标准的测量来调节最终配
方的各项参比，进行水溶性酚醛树脂相关的新配方新工艺的系统研究与讨论。实验结果表明 ：当甲醛与苯酚的摩尔比为 1.37~1.40
的范围内，采用 (40~60~80)℃分段升温，160℃凝胶时间控制在 85 s 同时使用催化剂强碱 A 和弱碱 B 进行酚醛树脂合成实验，能
够获得性能良好的水溶性酚醛树脂。
关键词 ： 分段升温 ；凝胶时间 ；反应温度 ；催化剂用量 ；水溶性酚醛树脂
中图分类号 ： TQ323.1 文章编号 ： 1009-797X(2019)04-0031-08
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.04.006

一般而言，酚醛树脂的溶解度取决于苯酚和甲醛 催化作用外，本身还参加树脂的生成反应，形成含氮
在水溶液中的反应产物的溶解度。如果产物的分子极 的化合物，这些含氮的化合物如二、三羟苄基胺等极
性大，酚醛树脂在水中的溶解度大，树脂不易乳化 [1~3] 。 性较弱，难溶于水，这样更易造成树脂的乳化分层，
水溶性酚醛树脂的缩合度不高。催化剂的碱度越高， 使树脂的水溶性较差，需加入大量的酒精作溶剂来溶
树脂分子上的羟甲基含量越高。 适当增加甲醛的量也 解树脂，不仅增加了生产成本，而且在树脂的干燥固
有利于羟甲基酚的形成并改善酚醛树脂的水溶性 [4~6] 。 化过程中产生的挥发物会污染环境 [19~23] 。六次甲基四
还应考虑到尽管甲醛对苯酚的加成反应速率比聚 胺和氨水一样可作催化剂，且摩尔数相同时能得到相
羟甲基苯酚缩聚反应快得多，但应严格控制反应最后 同的结果，因此在制造水溶性酚醛树脂时，不宜用氨
阶段的温度和时间以获得水溶性酚醛树脂。反应温度 水或六次甲基四胺作催化剂。
低，自缩合反应慢。当温度超过 90℃时，聚羟甲基苯 在无机碱或胺类弱碱 B 型有机碱催化剂的作用下，
酚迅速缩合形成体型结构，胶体黏度急剧增加，同时聚 苯酚与甲醛的羟甲基化反应速率快于缩合反应。 羟甲
羟甲基苯酚转化为水不溶性乙烯 - 丙基酚醛树脂 [7~10] 。 基含量越高，树脂的极性越强，水溶性越好。因此，
此外，反应时间不应过短，否则产物主要是单羟甲基， 如果想获得具有更好水溶性的酚醛树脂，可以选择无
二羟甲基和三羟甲基苯酚的混合物，其特征在于低黏 机碱或胺类弱碱 B 化合物作为催化剂。酚醛层压布板
度 [11~15] 。因此，通过合理地控制反应程度，可以制备 一般采用层压成型技术制成，根据产品的厚度要求，
多羟基甲基苯酚低聚物，即低平均分子量水溶性酚醛 将多层增强材料 ( 如玻璃布，棉布，纸等 ) 浸渍酚醛
树脂。 树脂。再置于热压机中，在预定温度和压力下压制。
对于选用的催化剂来说，热固性酚醛树脂常用的
碱性催化剂有氨水、六次甲基四胺、碱金属和碱土金 1 实验部分
属氢氧化物、碳酸钠及胺弱碱 B 类化合物等 [16~18] 。其 1.1 实验原料
中氨水是最常用的一种催化剂，它是较弱的碱，用它 实验主要原料见表 1。
催化的反应一般所需反应温度较高，使树脂的反应不
作者简介 ：杜玉泉 (1991-)，男，本科，助理工程师，现
均匀，缩合程度较大，相对分子质量较高，容易出现
从事铸造工艺研究工作。
乳化分层现象。氨水除了在苯酚和甲醛合成反应中起 收稿日期 ：2018-11-09

2019 第 45 卷 ·31·
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