A. 酚醛樹脂 如何合成 機理是什麼
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。
合成原理
1 加成反應
在適當條件下,一元羥甲基苯酚繼續進行加成反應,就可生成二元及多元羥甲基苯酚:
2 縮合及縮聚反應
縮合及縮聚反應,隨反應條件的不同可以發生在羥甲基苯酚與苯酚分子之間,也可發生在各個羥甲基苯酚分子之間。
縮合反應不斷進行的結果是縮聚形成一定分子量的酚醛樹脂,由於縮聚反應具有逐步的特點,中間產物相當穩定因而能夠分離而加以研究。
縮聚反應是縮合聚合反應的簡稱,是指單體之間相互作用生成高分子,同時還生成小分子(如水、氨、鹵化氫等)的聚合反應。例如合成酚醛樹脂的反應就是縮聚反應。合成酚醛樹脂通常是以苯酚和甲醛為原料,在催化劑作用下,經縮聚反應而得到。
縮聚反應根據參加反應的單體種數又分為共縮聚和均縮聚,由不同種單體參加的縮聚反應稱為共縮聚。如酚醛樹脂的合成反應就是共縮聚,它是由苯酚和甲醛兩種物質為單體的。由同種單體進行的縮聚反應稱為均縮聚。如氨基酸聚合成多肽的縮聚反應就屬均縮聚。
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。
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。
B. 為什麼鹼性條件下合成酚醛樹脂是體型的
反應介質pH值的影響苯酚與甲醛在不同pH值介質中反應的機理及生成物結構與性能均不相同.理論與實踐證明,pH值小於7有利於親核加成,pH值大於7則有利於縮合反應,即鹼性條件下加成比縮合快,酸性條件下縮合比加成快.在酸或鹼性條件下的反應機理.
從其反應機理可以看出,在鹼性條件下,生成的活性很強的酚氧離子很快與甲醛反應生成羥甲酚,繼而生成多羥甲酚.在酸性條件下,生成的羥甲酚則因很快變成苯甲碳正離子而迅速縮聚成樹脂.顯然鹼性條件下由於多羥甲酚的生成,導致最後縮聚產生為體型結構,而酸性條件下則因生成的單羥甲基酚很快發生了縮合而主要得到線型產物.
C. 化學為什麼用鹼催化生成的酚醛樹脂形成的
酚醛樹脂合抄成過程有兩個反應 一個是加成 另一個是縮合。PH<3 酸性條件下,縮合反應速錄遠高於加成反應,有利於形成線性結構大分子;PH=7~11 鹼性條件下,加成速率高於縮合,形成交聯網狀結構 因此,酸鹼條件不同得到的酚醛樹脂的結構不同。
D. 酸催化和鹼催化酚醛樹脂在反應原料用量上有什麼區別嗎
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內醛、糠醛等。生產過程包括容縮聚和脫水兩步。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。
E. 為什麼用鹼和酸催化生成的酚醛樹脂結構不同
酚醛樹脂合成過程有兩個反應 一個是加成 另一個是縮合。PH<3 酸性條件下,縮合反應速專錄遠高於加成反應,有利於屬形成線性結構大分子;PH=7~11 鹼性條件下,加成速率高於縮合,形成交聯網狀結構 因此,酸鹼條件不同得到的酚醛樹脂的結構不同
F. 為什麼在鹼催化條件下生成的酚醛樹脂能形成網狀結構
-OH:鄰對位定位基團。
G. 請各位高分子高手幫幫忙:線性酚醛樹脂與甲階酚醛樹脂在結構上有什麼區別
酚醛樹脂是由苯酚、甲醛經聚合縮聚而成。
甲階酚醛樹脂的聚合度比較低,一專般都是些二聚體屬
三聚體,是分子量比較低的高分子。根據不同的使用要求,可以控制進而反應變成乙階、丙階。
線性酚醛樹脂是相對於體型而言,苯酚甲醛合成初期有臨、間、對三個活潑位,用催化劑可以控制只在其中一位進行合成,進而在合成的位置上縮聚就形成線性酚醛樹脂。
H. 酚醛樹脂結構是線型還是體型根據結構簡式看是線型,而它又有熱固性,說明是體型結構,到底是哪種
酚醛樹脂根據聚合時選用催化劑的不同,可分為熱固性(鹼性催化劑)和熱塑性(酸性催化劑)兩類。
熱固性酚醛樹脂是體型結構的,熱塑性酚醛樹脂是線形的。
I. 酚醛樹脂結構是線型還是體型根據結構簡式看是線型,而它又有熱固性,說明是體型結構,到底是哪種
酚醛樹脂根據聚合時選用催化劑的不同,可分為熱固性(鹼性催化劑)和熱塑性(酸性催化劑)兩類.
熱固性酚醛樹脂是體型結構的,熱塑性酚醛樹脂是線形的.
J. 為什麼用鹼催化生成的酚醛樹脂能形成網狀結構
鹼性條件下,苯酚鄰對位上的活潑氫先與甲醛加成。後在發生縮聚。生成的熱固性樹脂,本身就是體型結構