酚醛树脂胶的作用是什么?
酚醛树脂是第一种合成树脂。在1872中,A.von Bayer发现苯酚和甲醛在酸的催化下可以形成树脂。在1883中,A.Michael报道了碱也能催化树脂。1907,贝克兰获得热压工艺专利,促进了酚醛树脂的应用。酚醛树脂1909用作木器涂料。由1910酚醛纸层压板制成。1915年有一个酚醛纤维板的专利。此后,酚醛树脂的理论研究和实际应用得到了很大发展。
反应机理
由于催化剂和反应体系的pH值不同,苯酚和甲醛之间的反应有以下类型:
强酸催化
甲醛水溶液是一个平衡体系,它含有甲醛单体和甲醛水合物乙二醇的缩合物。在酸性溶液中,甲基乙二醇第一步生成羟基亚甲基阳离子,然后与苯酚反应生成羟甲基苯酚,反应缓慢。在酸性条件下,生成的羟甲基苯酚迅速与另一个苯酚分子反应,开始发生缩合反应,分子链逐渐拉长成线型树脂,所以强酸催化的酚醛反应相当激烈。方程式如下:
金属离子催化
在一定的pH范围内(pH 4 ~ 7),以二价金属盐为催化剂,如钙、镁、锌的醋酸盐,苯酚过量。这种树脂的特点是固化速度快,生产过程中反应热难以控制。方程式如下:
碱催化
甲醛与苯酚的摩尔比为1.5 ~ 3.0,大部分大于1.5。以氢氧化钠为催化剂,可生产一级酚醛树脂(简称一级酚)。公认的反应过程是:
在低于60℃和较高pH值的条件下,羟甲基苯酚的缩合反应较慢,通常在60 ~ 100℃形成树脂。
氨催化
氨催化一级酚,一级酚呈黄色,说明它有一个亚氨基(—ch = n—),分子量大,与其他碱催化的反应物明显不同。已知氨催化的树脂含有类似于二苄胺和三苄胺的结构。
树脂制剂的发展
70年代开始应用乳液酚醛树脂。它以水为介质,无污染;分子量比水溶性树脂大很多,性能好。通常有两种制备方法:一是在碱的催化下生成酚醛树脂,然后在接近中性的条件下,借助保护胶体将树脂悬浮在水中,进一步提高分子量。从65438到0975,中国一直用于生产胶合板水泥模板。二是在碱性条件下将树脂浓缩到预定的分子量范围,加入乳化剂,通过强力机械搅拌使其成为乳液。该乳液还用于造纸厂造纸机上的尼龙干网处理。由于解决了反应热的问题,可以生产高邻位线型酚醛树脂。
树脂固化
酚醛树脂的固化是一个由可溶性液体转变为不溶性固体的过程。到目前为止,人们对这种非常复杂的固化过程还不是很清楚。甲基苯酚可以通过加热(在碱性条件下)或加酸来固化。一般认为固化有两个阶段,首先形成亚甲基醚8967,然后醚键断裂,交联度增加。如何打破醚键,众说纷纭。优选的观点是分裂成亚甲基醌,然后交联。甲酚在酸性条件下的固化机理类似于线性酚醛的生成,反应速度很快,大量的热量释放反过来促进固化。
酚醛线性树脂没有足够的羟甲基,是热塑性树脂。它只能通过添加含亚甲基的组分来固化,如六亚甲基四胺。其机理还不完全清楚,仅从固化树脂的黄色推断其含有亚胺基团。
固化的酚醛树脂是无定形的,其强度低于理论计算值,显微照片显示存在微气泡。有的研究者认为交联不多,有的推断固化后的酚醛树脂有两相,高分子化合物形成的骨架和填充在骨架中的低分子化合物。
app应用
酚醛树脂具有较高的粘接强度、优异的耐水性、耐久性和良好的耐热性,一般用作结构胶或室外胶。烧碱催化的一阶酚常用于胶合板,胶合后的板材耐水、耐候,如滑翔机用航空胶合板。为了增加纤维板的强度和耐水性,在加入碱催化酚醛树脂作为防水剂的同时,利用其在铝盐和酸的作用下沉淀的特性沉积在纤维上。当刨花板用于室外或作为结构材料时,需要酚醛树脂胶粘剂。酚醛树脂固化速度慢,对刨花含水率要求严格,价格昂贵,在刨花板生产中很少使用。用酚醛树脂(醇溶性或水溶性)浸渍的旋切单板可以压制成层压木塑复合材料,用于制造机械零件、耐磨材料、纺织梭子等。有两种类型的纸层压板:工业板和装饰板。工业层压板由浸渍纸或浸渍胶带热压而成,用作电绝缘材料或耐磨材料。装饰板是以浸渍酚醛树脂的牛皮纸为底层,用装饰纸热压而成。此外,酚醛树脂还可用于涂料、制模、研磨材料和制造酚醛纤维。
中国木材工业常用的酚醛树脂如下表所示。