水溶性酚醛樹脂制備為何苯酚過量

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. 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。

C. 鹼法酚醛樹脂中甲醛過量的原因是什麼啊

水溶液過多。酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在酸、鹼觸媒作用下合成的，由於工藝不同可以製成液體酚醛樹脂，用於製造酚醛樹脂的是甲醛的水溶液，如果水溶液過多會導致甲醛過量，只需要加入適量的鹼就可以把過量的甲醛稀釋。

D. 合成水溶性酚醛樹脂過程中應特別注意哪些問題

飛秒檢測發現水溶性酚醛樹脂的分子上含有羥甲基官能團或二亞甲基醚鍵結構,並具有專自固化性能,是熱屬固型酚醛樹脂的活性中間體。由於苯環上的羥甲基官能團具有很強的反應活性,在一定溫度和弱鹼性或中性條件下,其相互間就可發生脫水縮合反應。苯酚和甲醛的反應不僅僅與介質的pH 值有關, 還與催化劑的種類和用量、甲醛和苯酚的摩爾比及反應時間有關系.
在正常情況下( 如反應溫度范圍在60 ~100°C) , 時常會發生羥甲基酚間的縮合反應或與苯酚間的縮合反應, 生成二酚核或多酚核的低聚物. 當溫度低於60°C，且當pH 值較高時, 縮合反應很少發生。 一般說來, 水溶性酚醛樹脂的縮聚程度不高,若使用的催化劑鹼性越強, 生成的樹脂分子上羥甲基的含量越高. 適當增加甲醛的用量, 也有助於羥甲基酚的生成, 提高酚醛樹脂的水溶性。

E. 苯酚過量時，用酸催化聚合得到酚醛樹脂的反應機理是什麼

親電芳核取代

F. 乙醇過量,會導致酚醛樹脂難以酸固化

解析：在酸性條件下製得的酚醛樹脂可溶於乙醇，說明此時製得的是線型結構的酚醛樹脂；在鹼性條件下製得的酚醛樹脂不易溶於溶劑，說明生成的是體型結構。 答案：B

G. 酚醛樹脂製取的注意事項

線型酚足酸過量， 浴熱管冷氨後加。 線型乳白體深黃， 清洗醇泡法最佳。 解釋： 1、線型酚足酸過量：這句的意思是說製取線型酚醛樹脂時，是在酸性條件下苯酚過量（言外之意，在製取體型酚醛樹脂時，要在鹼性條件下甲醛過量）。2、浴熱管冷氨後加："浴熱"的意思是說該實驗不能用酒精燈加熱（因為溫度太高反應太劇烈），必須用沸水浴加熱（反應劇烈時應將試管從水浴中移出，以避免反應物因劇烈沸騰而損失過多）；"管冷"的意思是說長導管起迴流冷凝作用，防止反應物因劇烈沸騰而蒸發掉；"氨後加"的意思是說將苯酚和甲醛的混合物加熱以後，再加氨水（切不可先加氨水後加熱，否則開始加熱時，因溫度太低，反應物還沒有能大量反應時氨水已經揮發了，而起不到催化作用）。3、線型乳白體深黃：意思是說線型酚醛樹脂為乳白色固體（有時呈粉紅色，這是因為過量的苯酚被氧化所至），體型酚醛樹脂是深黃色固體（有時呈棕黃色，這是因為沒有反應的少量苯酚被氧化所至）。 4、清洗醇泡法最佳："醇"在此指乙醇。意思是說實驗完畢清洗試管時，最好的方法是加入少量的乙醇浸泡幾分鍾後再清洗。

H. 用苯酚，甲醛，濃硫酸製取酚醛樹脂

答：
1、苯酚過量時在酸性條件下製取酚醛樹脂
操作方法：
取大試管，向其中加入2.5克苯酚，2.5毫升40%甲醛溶液，1毫升濃鹽酸，用帶玻璃導管的塞好，在沸水浴中加熱。觀察混和物的變化。待劇烈沸騰時從水浴中取出試管，等不再劇烈進行時，繼續加熱，直到混和物生成不溶於水的液體，從水浴中取出試管，使它冷卻，倒去試管里上層的液體，下層即是酚醛樹脂，觀察樹脂的顏色、狀態。

2、甲醛過量鹼性條件下的酚醛樹脂的製取
操作方法：
把盛苯酚和甲醛的試管放在水浴里加熱，加入濃氨水以代替上述反應中濃鹽酸。其它步驟同1。觀察生成樹脂的顏色、狀態。
演示實驗：
http://www.tse.net/syys/chuhuashiyan/chsy10_5.htm

I. 甲醛跟過量苯酚生成酚醛樹脂原理。。怎麼斷鍵

應該是苯酚的鄰對位（OH定位效應）親電加鄭謹成甲醛，改攜形成羥甲基苯酚，後者可以（1）繼續和另一分子苯喊殲基酚進行親電加成形成Ar-CH2-Ar（二聚體bisphenol F），或（2）脫水成醚。二聚體途徑繼續下去就是形成酚醛樹脂。

J. 甲階酚醛樹脂的制備

水溶性甲階酚醛樹脂的制備：
一般甲階酚醛樹脂是否有水溶性或混溶性的關鍵是控制其加熱反應的程度。在醛過量與鹼性催化劑存在下，最初生成的產物主要是苯酚中兩個鄰位和一個對位上的氫部分或全部被羥甲基取代。在進一步加熱下，可能發生兩類縮合脫水反應導致分子量增大：一類為2個羥甲基之間縮合形成醚鏈節(-CH2-O-CH2)，另一類為一個羥甲基同一個鄰位或對位活潑氫原子之間反應產生次甲基鏈節。
在加熱反應程度不大時，產物含有比例較多的親水基團(如羥甲基等)，是低粘度的水溶性液體；進一步反應脫水，在分子量增大的同時，親水基團減少，就逐步變成同水混溶性很小或不混溶的高粘度液體，其後變成可粉碎的固體。
一般甲階酚醛樹脂的制備工藝是把氫氧化鈉催化劑加入到苯酚和甲醛中，然後逐步加熱到80-100℃。用真空控制反應溫度在100℃以下，反應時間一般為1-3h。因為甲階樹脂進一步加熱反應會凝膠，故脫水溫度用真空控制在105℃以下。通常在150℃熱板上測試凝膠時間，以監測反應程度並決定是否結束反應和出料。
低分子量水溶性樹脂應在盡可能低的溫度下完成生產反應，通常在50℃左右(反應活性較低的對位取代型甲階樹脂可以在高達120℃的溫度下完成反應)。這類水溶性樹脂固含量范圍40%-70%，pH范圍7-7.5。其樹脂分子量稍微增大(這在室溫下也很難避免)，對水溶性或混溶性都會產生重大影響。因此這類樹脂常按訂貨單製造，並在冷凍下貯存或裝運，並且要馬上使用。液體甲階酚醛樹脂有兩類：
①含樹脂的可溶性鹽；
②為用過濾脫除了不溶性鹽的樹脂。這些鹽是在綜合鹼性催化時形成的。在前一種類型中不必脫除其可溶性鹽，因此成本較低。
採用對叔丁基苯酚制備甲階樹脂時，一般在製造期間要經過洗滌脫鹽。在最初的鹼性反應階段後，在脫水之前，反應物料用一種芳香溶劑稀釋，經中和形成一種水溶性鹽。當停止攪拌時，水層(含有大多數鹽)沉降到底部，接著進行溶液分離。再加入更多的水進行反復多次的洗滌。其後將樹脂在真空下脫除溶劑，在冷卻前形成所希望的分子量。
在有些應用中，需要使液體水溶性甲階樹脂保持與水的高混溶性。例如當其用作絕熱粘結劑時，它們要用相當多的水稀釋後噴灑到玻璃和石棉纖維上。因此這類樹脂也要求在冷凍下貯存和裝運。
固態甲階樹脂較穩定，只在熱天才需冷凍。從對位取代酚類(如丁基苯酚)所製得的甲階樹脂可穩定1年以上。
水溶性酚醛樹脂一般可以用粘度、相對密度、固含量和水溶性來表徵。典型樹脂的性能為：粘度100mPa·s(251℃，固含量60%，水溶性最低2500%。固含量的測定方法是，稱取1-2g樣品，經過135℃乾燥3h後再稱重，然後比較質量差。其他值得關注的性質還有pH(7-7.5)，折射率-它可作為樹脂製造期間固含量的快速檢測指標，以及灰分。如果樹脂已被中和成不溶性鹽後過濾，灰分在1%以下；如果樹脂被中和成可溶性鹽，灰分約為3%。一步甲階樹脂的相對分子質量范圍通常為150(可用水稀釋的液體樹脂)-1000或更高(可粉碎的固體樹脂)。