① 熱固性樹脂的分類
除不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂外,熱固性樹脂主要有以下品種。
一、三聚氰胺甲醛樹脂
三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺和甲醛縮聚而成的熱固性樹脂。用玻璃纖維增強的三聚氰胺甲醛層壓板具有高的力學性能、優良的耐熱性和電絕緣性及自熄性。
二、呋喃樹脂
由糠醛或糠醇本身進行均聚或與其它單體進行共縮聚而得到的縮聚產物,習慣上稱為呋喃樹脂。這類樹脂的品種很多,其中以糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂及糠醇樹脂較為重要。
(1)糠醛苯酚樹脂。糠醛可與苯酚縮聚生成二階熱固性樹脂,縮聚反應一般用鹼性催化劑。常用的鹼性催化劑有氫氧化鈉、碳酸鉀或基它鹼土金屬的氫氧化物。糠醛苯酚樹脂的主要特點是在給定的固化速度時有較長的流動時間,這一工藝性能使它適宜用作模塑料。用糠醛苯酚樹脂制備的壓塑粉特別適於壓制形狀比較復雜或較大的製品。模壓製品的耐熱性比酚醛樹脂好,使用溫度可以提高10~20℃,尺寸穩定性、電性能也較好。
(2)糠醛丙酮樹脂。糠醛與丙酮在鹼性條件下進行縮合反應形成糠酮單體繽紛可與甲醛在酸性條件下進一步縮聚,使糠酮單體分子間以次甲基鍵連接起來,形成糠醛丙酮樹脂。
(3)糠醇樹脂。糠醇在酸性條件下很容易縮聚成樹脂。一般認為,在縮聚過程中糠醇分子中的羥甲基可以與另一個分子中的α氫原子縮合,形成次甲基鍵,縮合形成的產物中仍有羥甲基,可以繼續進行縮聚反應,最終形成線型縮聚產物糠醇樹脂。
呋喃樹脂的性能及應用——未固化的呋喃樹脂與許多熱塑性和熱固性樹脂有很好的混容性能,因此可與環氧樹脂或酚醛樹脂混合來加以改性。固化後的呋喃樹脂耐強酸(強氧化性的硝酸和硫酸除外)、強鹼和有機溶劑的侵蝕,在高溫下仍很穩定。呋喃樹脂主要用作各種耐化學腐蝕和耐高濁的材料。
(1)耐化學腐蝕材料 呋喃樹脂可用來制備防腐蝕的膠泥,用作化工設備襯里或其它耐腐材料。
(2)耐熱材料 呋喃玻璃纖維增強復合材料的耐熱性比一般的酚醛玻璃纖維增強復合材料高,通常可在150℃左右長期使用。
(3)與環氧樹脂或酚醛樹脂混合改性 將呋喃樹脂與環氧樹脂或酚醛樹脂混和使用,可改進呋喃玻璃纖維增強復合材料的力學性能以及制備時的工藝性能。這類復合材料已廣泛用來制備化工反應器的攪拌裝置、貯槽及管道等化工設備。
三、聚丁二烯樹脂
聚丁二烯樹脂是一種分子量不高的液體,大分子主鏈上主要包含1,2-結構,又稱為1,2-聚丁二烯樹脂。這種樹脂的大分子鏈上具有很多乙烯基側鏈,所以,在游離基引發劑存在下,可進一步交聯成三向網路結構的體型高聚物。
1,2-聚丁二烯樹脂可由丁二烯在烷基鋰、鹼金屬(常用金屬鈉)或可溶性鹼金屬復合物(如鈉-萘體系)引發劑引發下,按陰離子型聚合歷程合成。1,2-聚丁二烯樹脂大分子鏈完全由碳氫組成,因此樹脂固化後有優良的電性能、彎曲強度較好、耐水性優良。
四、有機硅樹脂
在有機硅聚合物中,具有實用價值和得到廣泛應用的主要是由有機硅單體(如有機鹵硅烷)經水解縮聚而成的主鏈結構為硅氧鍵的高分子有機硅化合物。這種主鏈由硅氧鍵構成,側鏈通過硅原子與有機基團相連的聚合物,稱為聚有機硅氧烷。
有機硅樹脂則是聚有機硅氧烷中一類分子量不高的熱固性樹脂。用這類樹脂製造的玻璃纖維增強復合材料,在較高的溫度范圍內(200~250℃)長時間連續使用後,仍能保持優良的電性能,同時,還具有良好的耐電弧性能及憎水防潮性能。有機硅樹脂的性能如下:
(1)熱穩定性。有機硅樹脂的Si-O鍵有較高的鍵能(363kJ/mol),所以比較穩定,耐熱性和耐高溫性能均很高。一般說來其熱穩定性范圍可達200~250℃,特殊類型的樹脂可以更高一些。
(2)力學性能。有機硅樹脂固化後的力學性能不高,若在大分子主鏈上引進氯代苯基,可提高力學性能。有機硅樹脂玻璃纖維層壓板的層間粘接強度較差,受熱時彎曲強度有較大幅度的下降。若在主鏈中引入亞苯基,可提高剛性、強度及使用溫度。
(3)電性能。有機硅樹脂具有優良的電絕緣性能,它的擊穿強度、耐高壓電弧及電火花性能均較優異。受電弧及電火花作用時,樹脂即使裂解而除去有機基團,表面剩下的二氧化硅同樣具有良好的介電性能。
(4)憎水性。有機硅樹脂的吸水性很低,水珠在其表面只能滾落而不能潤濕。因此,在潮濕的環境條件下,有機硅樹脂玻璃纖維增強復合材料仍能保持其優良的性能。
(5)耐腐蝕性能。有機硅樹脂玻璃纖維增強復合材料可而濃度(質量)10%~30%硫酸、10%鹽酸、10%~15%氫氧化鈉、2%碳酸鈉及3%過氧化氫。醇類、脂肪烴和潤滑油對它的影響較小,但耐濃硫酸及某些溶劑(如四氯化碳、丙酮和甲苯)的能力較差。
② 糠醛是什麼
糠醛來,又稱2-呋喃甲醛,與糖醛是源同一物質。
它最初從米糠與稀酸共熱製得,所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖,再由戊糖脫水環化而成。生產的主要原料為玉米芯等農副產品。合成方法有多種。糠醛是呋喃環系最重要的衍生物,化學性質活潑,可以通過氧化、縮合等反應製取眾多的衍生物,被廣泛應用於合成塑料、醫葯、農葯等工業。
(2)糠酮樹脂什麼成分擴展閱讀:
發展歷程
1821年,Doebernier首先發現了糠醛。隨後,人們對其物理化學性質及其合成方法進行了深入的研究;
1922年,美國QuakerOats公司首先實現了糠醛的工業化,主要應用於木松香脫色和潤滑油精製方面,實現了糠醛在工業領域的應用;
20世紀40年代,糠醛廣泛應用於合成橡膠、醫葯、農葯等領域;
60年代以後,隨著糠醛衍生物的開發,特別是呋喃樹脂在鑄造業的廣泛應用,極大地促進了糠醛工業的發展。
③ 呋喃樹脂的概述
糠醇樹脂是呋喃樹脂系列產品中的一種。呋喃樹脂是指以具有呋喃環的糠醇和糠醛作原料生產的樹脂類的總稱,其在強酸作用下固化為不溶和不熔的固形物,種類有糠醇樹脂、糠醛樹脂、糠酮樹脂、糠酮—甲醛樹脂等。糠醇樹脂是由糠醇為主體與甲醛縮聚而成的(改性產品又添加了尿素),外觀為深褐色至黑色的液體或固體,耐熱性和耐水性都很好,耐化學腐蝕性極強,對酸、鹼、鹽和有機溶液都有優良的抵抗力,是優良的防腐劑。糠醇樹脂強度高,是木材、橡膠、金屬和陶瓷等優良的粘結劑,也可用於生產塗料。糖醇樹脂的一個重要用途是在機械工業的鑄造工藝中作砂芯粘結劑,特別適用於大規模的、大批量的機械製造,如汽車軍工、內燃機、柴油機、縫紉機等的生產。用於鑄造砂芯的粘結劑時,糠醇樹脂具有以下特點:固化速度快、常溫強度低、分解溫度高;根據不同鑄件的含碳量,可選擇不同含氮量的樹脂;發氣小、高溫強度高、熱膨脹性適中、脆性大、氣孔傾向小、吸濕性大。在加入尿素改性後,可根據不同要求生產不同含氮量的糠醇樹脂,以滿足鑄鋼、鑄鐵和其他有色金屬鑄造工藝的要求。
我國糠醇樹脂的生產始於1960年代,有關單位對樹脂的原材料、生產工藝、固化劑、制芯工藝、生產設備等都進行了廣泛、細致的研究,取得了豐富的一手資料。國內廣州、南通、遼陽等地最先建廠生產糠醇樹脂,由於生產工藝和設備簡單,易操作糖醇樹脂的生產發展很快,現有廠家 50多個,大多產量不大(大約在300~500 t/a左右),但也有具有一定規模,管理完善的企業,如山東聖泉集團就是糠醛、糠醇、糠醇樹脂一條龍生產。改革開放以後,隨著糠醛工業和糠醇工業的發展,很多鄉鎮和個體糠醛廠以產品深加工的形式開始了糠醇樹脂的生產,總產量大約在15 kt左右。隨著機械工業的發展,我國對糠醇樹脂的需求量應在20 kt/a以上,目前並有少量出口,若以糠醇樹脂出口代替糠醛和糠醇出口(我國每年出口糠醛和糠醇量約50 kt~60 kt,而這些出口的糠醛和糠醇絕大部分是用來生產糠醇樹脂),糠醇樹脂生產的前景更為廣闊。不斷改進產品質量,增加產品品種,優化產品性能,擴大產品性能,擴大出口量,將會有力地促進我國呋喃樹脂工業的發展。