❶ 酚醛树脂的合成原理
1 加成反应
在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚:
2 缩合及缩聚反应
缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。包括:
等等
缩合反应不断进行的结果是缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。
多年来研究分析通常认为,影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为如下四点:
(1)原料的化学结构;
(2)酚与醛的摩尔比;
(3)反应介质的酸、碱性;
(4)生产操作方法。
怎样认识加聚反应和缩聚反应
加聚反应和缩聚反应是合成有机高分子的两种基本反应。这两种反应虽然都由单体(小分子)产生高聚物(大分子)的反应,但它们还是有着本质的区别。
加聚反应是加成聚合反应的简称,是指以不饱和烃或含不饱和键的物质为单体,通过不饱和键的加成,聚合成高聚物的反应。例如,乙烯加聚成聚乙烯,是在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下,乙烯分子中的双键会断裂其中的一个键,发生加成反应,使乙烯分子里的碳原子结合成为很长的键。
反应的产物是聚乙烯,它是一种相对分子质量很大的化合物,其分子组成可以表示为(C2H4)n。
加聚反应根据参加反应的单体种类,又分为均聚反应和共聚反应。仅由一种单体发生的加聚反应叫做均聚反应,合成聚乙烯的反应就是均聚反应。由两种以上单体共同参加的聚合反应叫共聚反应。例如,合成丁苯橡胶的反应即为共聚反应。
加聚反应的特点是:
(1)单体必须是含有双键等不饱和键的化合物。例如,氯乙烯、丙烯腈等含不饱和键的物质,在一定条件下,都可以发生加聚反应。
(2)加聚反应发生在不饱和键上。
(3)发生加聚反应的过程中,没有副产物产生,得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同。
(4)加聚反应生成的高聚物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
缩聚反应是缩合聚合反应的简称,是指单体之间相互作用生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。例如合成酚醛树脂的反应就是缩聚反应。合成酚醛树脂通常是以苯酚和甲醛为原料,在催化剂作用下,经缩聚反应而得到。
缩聚反应根据参加反应的单体种数又分为共缩聚和均缩聚,由不同种单体参加的缩聚反应称为共缩聚。如酚醛树脂的合成反应就是共缩聚,它是由苯酚和甲醛两种物质为单体的。由同种单体进行的缩聚反应称为均缩聚。如氨基酸聚合成多肽的缩聚反应就属均缩聚。
缩聚反应的特点是:
(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。
(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。
由上可见,加聚反应和缩聚反应的单体结构、反应机理、产物的化学组成都是截然不同的。
❷ 酚醛树脂的固化机理是什么
酚醛树脂制备所用的酚抄有苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚,常用苯酚; 醛类则有甲醛、糠醛等。以苯酚一甲醛树脂最为重要。根据催化剂的酸碱性以及酚与醛的配比不同,所得产物的结构、性能有很大差异,因而使用方法也不同。如采用酸性催化剂,且酚过量,得到的是可溶可熔的线型酚醛树脂,用以制造酚醛模塑粉(俗称电木粉)。配制模塑粉时必须加入适量填充剂、润滑剂、着色剂、固化剂,此为二步法。如用碱性催化剂,且甲醛过量,控制分子量为300~700,可获得溶于有机溶剂的树脂,使用时不必添加固化剂,只要加热即可转变为热固性塑料,所以称为一步法。酚醛层压树脂、粘合树脂、铸型树脂都由一步法制得。
酚醛树脂是热固性树脂的最大品种,与其他热固性树脂相比,酚醛树脂的优点: ①固化时不需要加入催化剂、促进剂,只需加热、加压。② 固化后密度比聚酯树脂小,机械强度、耐化学腐蚀及耐湿性良好。③热强度高,变形倾向小。缺点是: 脆性大,颜色深,固化速度慢,贮存期短,加工成型压力高。
❸ 热固性酚醛树脂的反应原理是什么
热固性酚醛树脂的反应原理是什么? 热固性酚醛树脂的制备过程分为三个阶段。 (1)甲阶酚醛树脂酚和醛的反应是很复杂的,苯酚分子中酚羟基的对位和两个邻位(官能度等于3)的氢都能和甲醛(官能度等于2)反应,生成各种羟甲基酚的异构体。所生成的羟甲基酚异构体,除了能继续和苯酚反应外,也可以与甲醛反应生成多羟基甲基酚。 上述各种羟甲基酚能相互反应,也能和酚、醛反应,生成甲阶酚醛树脂,此外,甲阶还可能存在醚键结构,这是由于两个酚醇间的两个羟甲基缩聚反应。甲阶的树脂是线型结构,可用如下典型式表示。 甲阶酚醛树脂易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂中,加热时能熔融,具有热塑性,这种状态的树脂又称可溶(熔)性树脂,可以改性剂配制改性酚醛树脂胶黏剂。 (2)乙阶酚醛树脂将初期酚醛树脂加热至115〜14℃。可以进一步缩聚得到中间酚醛树脂。这种树脂的相对分子质量约为1000左右,聚合度为6〜7。它是不溶(熔)的高分子物质和一些游离酚及羟甲基酚的混合物。这种树脂像弹性的高分子一样,可拉成长丝,但冷却后变成脆性的物质,仅能部分地溶解在丙酮及醇类溶剂中,其余的树脂溶胀。 (3)丙阶酚醛树脂中期酚醛树脂继续加热缩合,反应物中羟基全部作用完,此时分子结构为网状的最终产品,即丙阶酚醛树脂,达到不溶(熔)的硬化阶段。丙阶树脂究竟是什么结构,现在尚无定论,一般认为是因为生成了三面交联的体型大分子,如 但也有人认为并非如此,因为酚醛树脂的分子是很僵硬的,其僵硬性妨碍了生成深度的交联,其所以不能熔化是因为分子在达到熔点以前就发生了热分解的缘故。
❹ 酚醛树脂胶水的酚醛树脂胶水的特点与应用
酚醛树脂胶粘剂具有如下一些特点:
酚醛树脂极性较大,对金属和多数非金属都版有良好的粘接权性,粘接强度较高。由于酚醛树脂中存在着大量的苯环,又能交联成体形结构,刚性较大,因而耐热性高,抗蠕变,耐烧蚀,尺寸稳定性好。耐水、耐油、耐磨、耐化学介质、耐霉菌、耐老化等,电绝缘性能优良。本身易于改性,也能对其他胶粘剂改性。脆性大,剥离强度低,不耐冲击,震动。需要高温高压较长时间固化,收缩率较大,胶层颜色较深。
❺ 酚醛树脂经加热为什么会产生凝胶,其分子结构发生了怎样的变化
遇热 发生聚合 分子量增长 产生凝胶
❻ 热塑性酚醛树脂的反应原理是什么
热塑性酚醛树脂的反应原理是什么? 在热塑性酚醛树脂的配比中,由于苯酚多于甲醛,反应生成双羟基苯甲垸(二羟基二苯基甲烷)的中间体,其反应方程式如下。 二羟基二苯基甲垸 中间产物二羟基二苯基甲烷继续与甲醛、苯酚作用,但因为甲醛用量不足,所以只能生成线型热塑性酚醛树脂,通式如下。 上述热塑性酚醛树脂,是相对分子质量为200~1300的混合物。一般的聚合度为2~10。在它的聚合体分子链中,几乎没有未 反应的羟甲基,在加热的情况下,仅能熔化而不能发生缩聚反应。 若在热塑性酚醛树脂中,加入适量甲醛或六亚甲基四胺与之反应,就能转变成不溶(熔)的体型结构——热固性酚醛树脂,因此,线型酚醛树脂亦称两步法树脂,加人六亚甲基四胺硬化为第二步反应。 值得一提的是,线型酚醛树脂也可以在碱性催化剂的作用下制得,不过这种办法用得较少。这时,苯酚与甲醛的物质的量的比仍需大于1。也曾有人报道,在弱酸性介质中,在两价金属离子的存在下,可以制得"高邻位"的线型酚醛树脂,此种"高邻位"线型酚醛树脂用六亚甲基四胺固化时,其凝胶速度要比普通酸催化的线型酚醛树脂快得多。低分子量高邻位线型酚醛树脂,可以制备环氧化酚醛,作为高温使用的环氧胶黏剂。
❼ 酚醛树脂与橡胶的反应原理
端羧基于腈橡胶(CTBN)对酚醛树脂进行改性,研究CTBN用量对改性酚醛树脂力学性能的影响版.酚醛树脂的拉伸强度、断裂伸长权率随CTBN用量的增大而呈上升趋势,当CTBN用量为10%时,拉伸强度、断裂伸长率达到最大值,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和热重法(TGA)对改性前后酚醛树脂的结构和热性能进行分析.结果表明,CTBN与酚醛树脂之间发生了化学反应,并且改性酚醛树脂的热性能有所下降.
❽ 酚醛树脂胶粘剂的作用是什么
以酚类与醛类在一定条件下反应的聚合物为主体材料的胶粘剂。酚类物质主要是苯酚,还包括甲酚、二甲酚、特丁基酚和苯基苯酚等;醛类物质主要是甲醛,有时也包括间苯二酚和糠醛。酚醛树脂的正式名称是苯酚—甲醛树脂,其平均分子量不大。有水溶性、醇溶性、油溶性和乳液等几种。一般呈液态,也有粉状固态的。
酚醛树脂是第一个人工合成的树脂。1872年拜耳(A.von Bayer)发现苯酚与甲醛在酸催化下能生成树脂。1883年迈克尔(A.Michael)报告碱亦可催化得树脂。1907年贝克兰(L.H.Baekeland)获得热压工艺专利,推动了酚醛树脂的应用。1909年酚醛树脂用作木材涂料。1910年酚醛纸质层压板制成。1915年有了酚醛纤维板的专利。此后,酚醛树脂的理论研究和实际应用都得到了很大发展。
反应机理
苯酚与甲醛的反应,由于催化剂的不同和反应体系pH值的高低,反应有下列类型:
强酸催化
甲醛的水溶液是平衡体系,内含甲醛单体和甲醛水化物甲二醇的缩合物。在酸性溶液里,甲二醇第一步生成羟基甲叉阳碳离子,然后与苯酚反应,生成羟甲基酚,这一步反应缓慢。在酸性条件下,生成的羟甲基酚很快与另一个苯酚分子作用,就开始缩合反应,分子链逐步加长为线性树脂,所以强酸催化的苯酚—甲醛反应相当激烈。方程式如下:
❾ 酚醛树脂合成原理是什么
苯酚现在70℃左右熔融,然后与甲醛溶液(37%浓度)按摩尔比100:110~130混合加入三颈烧瓶专中(当然,你属若想合成高邻位的酚醛就要增加甲醛的用量,苯酚与甲醛最高摩尔比可以达到1: 2.5),再加入1.5份的ZnO做催化剂,然后缓慢升温至70℃(注意控温,这是一个放热反应),保温一个小时,便可得到酚醛树脂的水溶液。将此水溶液减压蒸馏至70℃,除去其中的水分,加入一定量的乙醇,便得到醇溶性酚醛树脂。你多看点书,这些合成条件摸索个两三遍就整明白了,不外乎就是根据合成产品的指标确定苯酚与甲醛的摩尔比,催化剂用的少就反应慢点,反之快点。温度70~100度的情况都有,催化剂活性低就提高反应温度,反之依然
❿ 酚醛树脂 如何合成 机理是什么
酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。
合成原理
1 加成反应
在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚:
2 缩合及缩聚反应
缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。
缩合反应不断进行的结果是缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。
缩聚反应是缩合聚合反应的简称,是指单体之间相互作用生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。例如合成酚醛树脂的反应就是缩聚反应。合成酚醛树脂通常是以苯酚和甲醛为原料,在催化剂作用下,经缩聚反应而得到。
缩聚反应根据参加反应的单体种数又分为共缩聚和均缩聚,由不同种单体参加的缩聚反应称为共缩聚。如酚醛树脂的合成反应就是共缩聚,它是由苯酚和甲醛两种物质为单体的。由同种单体进行的缩聚反应称为均缩聚。如氨基酸聚合成多肽的缩聚反应就属均缩聚。
缩聚反应的特点是:
(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。
(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。
实验制取
【原理】苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂;在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。
【操作】
(1)在25×200mm的试管中加入 4g化学纯苯酚和2.5mL化学纯甲醛溶液(密度约1.1g/cm3、浓度为36~38%),再加入1mL化学纯的浓盐酸,振荡均匀后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述试管固定在铁架台上,放在80~90℃的水浴中加热(如左图)。片刻后,试管中发生剧烈反应,反应后还要继续加热,直到生成粉红的固体树脂为止。取出固体树脂(用铁丝钩出),用水冲洗后得到热塑性树脂。
(2)在25×200mm的试管中加入2.5g化学纯苯酚和3mL化学纯甲醛溶液(浓度同前),再加入1mL化学纯浓氨水(浓度为25~28%),振荡均匀之后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述的试管固定在铁架台上,用沸水浴加热,直到混合物分成两层。当底层的树脂粘度增大时,取下试管用水冷却,等树脂固化后倒出,用水冲洗,得到黄色的热固性树脂。
【说明】
(1)苯酚和甲醛在碱性条件下反应,要比在酸性条件下反应慢。要使生成的树脂冷却后呈固体,必须加热半小时以上。
(2)苯酚和甲醛在碱性条件下是逐渐生成体型树脂的。开始生成的液态物是可溶于酒精、丙酮和碱性水溶液的树脂,叫做甲阶树脂。继续加热后,生成粘稠状的液体,冷却后成为脆性固体,能部分溶于酒精、丙酮,但不溶于碱性水溶液。它叫乙阶树脂(固体受热能软化)。再继续加热,才生成不溶不熔的体型树脂,叫做丙阶树脂。在课堂教学实验中制备,由于加热的时间不够,一般生成乙阶树脂。
(3)苯酚有毒,它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,使用时要小心。如沾到皮肤上,要立即用酒精擦洗干净。
(4)苯酚在常温下是无色晶体,不易从瓶中取出。取用时先把装有苯酚的瓶子放在60~70℃的热水中,使晶体液化,再用长滴管吸出,滴入小烧杯中称量。