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酚醛塑料_百度百科

_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心收藏查看我的收藏0有用+10酚醛塑料[fēn quán sù liào]播报上传视频一种硬而脆的热固性塑料本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。酚醛塑料（phenolic plastics），俗称电木粉，是一种硬而脆的热固性塑料。以酚醛树脂为基材的塑料总称为酚醛塑料，是最重要的一类热固性塑料，广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。中文名酚醛塑料外文名phenolic plastics别    名电木粉目录1简介2加工预热▪重要性▪机器选择3温度和湿度的影响▪对机械强度的影响▪对电性能的影响4耐腐蚀性5改性6用途7性能▪成型收缩率▪耐热性8现状分析9实验部分▪实验原料▪注塑料配方▪注塑料性能表征简介播报编辑酚醛塑料(图2)酚醛塑料俗称电木粉，于1872年发明，1909年投入工业生产，是世界上历史最悠久的塑料，以酚醛树脂为基材的塑料的总称，最重要的热固性塑料的一类 [1]。一般可分为非层压酚醛塑料和层压酚醛塑料两类。非层压酚醛塑料又可分为铸塑酚醛塑料和压制酚醛塑料。广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。此外，还有主要作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用的涂胶纸、涂胶布、作绝热隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝塑料等 [2]。基本信息酚醛塑料： 以酚醛树脂为基材的塑料。比重：1.5-2.0 g/cm3成型收缩率：0.5-1.0%成型温度：150-170℃酚醛塑料(图2)物料性能：酚醛塑料是一种硬而脆的热固性塑料，俗称电木粉。机械强度高，坚韧耐磨，尺寸稳定，耐腐蚀，电绝缘性能优异。 适于制作电器、仪表的绝缘机构件，可在湿热条件下使用成型性能：1.成型性较好，但收缩及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分挥发物。成型前应预热，成型过程中应排气，不预热则应提高模温和成型压力。2.模温对流动性影响较大，一般超过160℃时，流动性会迅速下降。3.硬化速度一般比氨基塑料慢，硬化时放出的热量大。大型厚壁塑件的内部温度易过高，容易发生硬化不均和过热。加工预热播报编辑重要性酚醛塑料预热一般采用高频预热机（高周波预热机）来预先加热 ，经过高频预热机加热的酚醛模塑料，能够增强流动性，缩短压铸时间，消除材料内应力，消除产品水纹及提高成品光洁程度，节省材料用量，延长模具寿命。在电子元件、电气成型前对模塑料粉（饼）进行预热软化，提高产品档次、绝缘性能及机械性能等。机器选择根据酚醛模塑料形状来选择加热设备。酚醛塑料（图3）预热机按电极分为：平板电极式、滚轴电极式（滚筒式、转盘式）1）、粉状、颗粒状态、或不规则饼状态的材料选择： 平板电极式2）、已预成型的圆柱体状态的材料选项择：滚筒电极式3）、粉状、颗料状态也可选择转盘电极式（模塑料无需做预成型便可达到滚筒电极预热效果）。温度和湿度的影响播报编辑对机械强度的影响把各种填料酚醛塑件放在200℃环境中，经1000小时后的拉伸强度和弯曲强度比较：用玻纤增强的塑件受温度的影响极小。木粉填料的酚醛塑料件在90～100℃时，拉伸强度急速降低，而石棉填料，则变化不大。酚醛塑料中的水氧基对水的亲和性强，容易吸湿。塑件吸湿后体积膨胀，产生内应力，会翘曲变形。一般吸湿3%，弯曲强度要降低25%左右。随着含水率增加，冲击强度逐渐提高，而拉伸强度和弯曲强度则明显降低。对电性能的影响酚醛塑料的电性能根据树脂和填料种类含量的不同，有较大的变化。而受湿度和温度影响时，绝缘性能的变化更大。酚醛树脂的电绝缘性能同机械强度降低的倾向是一致的。塑料的绝缘能力能间接地反映出机械强度。但是塑料的体积电阻不遵守此规律，往往机械强度已降低50%，而体积电阻还未出现下降趋势。试验证明，石棉和玻纤填料的酚醛塑件，在150℃以上的高温中能长期维持稳定的电性能和机械性能。酚醛塑料的吸湿量同填料的种类直接有关。把各种酚醛塑件放在24℃水中浸渍，吸水量分别为：石棉填料1.2%，短纤维填料5.4%，布屑填料6.8%，木粉填料8.4%。当含水率在2～3%之间时，电性能变化不太大，如果达到5%以上时，则电性能迅速下降。对尺寸稳定性的影响虽然酚醛塑件的尺寸稳定性好，蠕变极微小，这仅仅是指同其他塑料比较而言。但是它受湿度和温度影响后也会发生若干尺寸变化的，这对高精度的机械零件来说，必须了解其使用环境同尺寸变化的关系。在低温干燥的冬季收缩比较厉害，在高温湿的夏季收缩较少，甚至膨胀，这种现象称为塑件的呼吸。酚醛塑件的呼吸同塑料中排出水分或从外部吸湿有密切关系。在相对湿度为100%，温度为50℃的湿热条件下，塑件尺寸达到平衡的时间只有室温状态下的一半。含水量0.1% 的材料成型塑料，其尺寸稳定性很差。温度达到150℃，酚醛塑件收缩趋向平衡，温度再往上升时，塑件又会继续收缩。耐腐蚀性播报编辑不含填料的纯酚醛树脂几乎不受无机酸侵蚀，不溶于大部分碳氢化合物和氯化物，也不溶于酮和乙醇。但不耐浓硫酸、硝酸、高温铬酸、发烟硫酸、碱和氧化剂等腐蚀。酚醛塑料也同样具有上述的特性，但是研究其耐腐蚀性能时，还须把填料的耐腐蚀性一并考虑进去。不同填料酚醛塑料（PF）的性能性能铸塑制品（无填料）木粉填充碎布填充矿粉填充相对密度拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa剪切强度/MPa压缩强度/MPa缺口冲击强度/（Kj/m）线膨胀系数/(×10K)介电常数介电强度/(kV/mm)体积电阻率/Ω·cm1.3428～7049～8442～5670～1751～3.253～848～121012～10141.35～1.435～5656～8456～70105～2450.54～2.73～65～154～12109～10121.34～1.3835～5656～8470～105140～2241.66～16.62～65～104～10108～10101.9～2.021～5656～8428～105140～2241.36～8.152～65～104～10109～1012改性播报编辑酚醛塑料的主要缺点是性脆、耐电弧性差，介电性能随频率的变化而改变等缺点，所以在生产的应用中，则采用改性的方法来弥补酚醛树脂的不足。采用酚醛树脂（主要是热塑性的）和其他类型高聚物混合应用可以改善酚醛塑料的性能。常用的高聚化合物有：聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂、丁腈橡胶、聚丙烯树脂等。例如与聚氯乙烯混合后能使其机械强度、耐热性、介电性、耐酸性、耐水性等方面获得提高，且有较好的着色性。以酚醛树脂和丁腈橡胶为基础制成的电木粉可以大大提高制件的冲击强度。以酚醛树脂与聚酰胺树脂和无机填料（如云母与长石）的混合物所制造的电木粉具有更高的介电性能，其制件能够在高温度、高频率、高压的条件下使用。 [3-4]用途播报编辑酚醛塑料广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。此外，还用作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用的涂胶纸、涂胶布、作绝缘隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝塑料等。酚醛层压塑料用浸渍过酚醛树脂溶液的片状填料制成，可制成各种型材和板材。根据所用填料不同，有纸质、布质、木质、石棉和玻璃布等各种层压塑料。布质及玻璃布酚醛层压塑料具有优良的力学性能、耐油性能和一定的介电性能，用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘村料、木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮等。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。酚醛纤维状压塑料可以加热模压成各种复杂的机械零件和电器零件，具有优良的电气绝缘性能、耐热、耐水、耐磨。可制作各种线圈架、接线板、电动工具外壳、风扇叶子、耐酸泵叶轮、齿轮、凸轮等。性能播报编辑成型收缩率酚醛树脂的成型收缩率，由许多因素决定，如树脂的组成、填料种类、水分含量、成型条件等。填料收缩率%玻璃纤维石棉+云母石棉木粉+石棉木粉、纸屑、布屑合成纤维0.05～0.20.2～0.40.3～0.50.5～0.60.6～0.81～1.4耐热性从实用角度考虑，各种填料的酚醛塑料的使用温度分别是：无机填料160℃；有机填料140℃；玻璃纤维和石棉填料的最高使用温度达170～180℃。现状分析播报编辑酚醛塑料因具有优异的耐热性和较好的性价比，至今仍具有其他通用塑料无法比拟的优点。由于中国已成为全球电子电器产品和炊具生产大国，每年有大量产品出口，由此拉动了酚醛塑料生产快速增长。中国酚醛塑料生产量已居世界前列，国内市场消费量占全球市场的1/2。 [1]国内现有酚醛塑料原粉生产企业40余家，产量较大、产品规格较多的企业主要有上海欧亚合成材料公司、上海双树塑料厂、温州华南化工公司等。下游各类酚醛塑料制品生产企业有近万家，主要分布在各类电子电器产品的线路板及耐热阻电配件、炊具柄、汽车刹车片及耐热塑料配件、玻璃钢制品等领域。据全国酚醛树脂及塑料行业协作组调查统计，2001年国内酚醛塑料产量为18万吨，其中注塑料占30%。2002年酚醛塑料产量基本与2001年持平。2002年出口酚醛树脂及塑料27872吨，比上年增长42%；进口94464吨，比上年增长18.8%。2002年酚醛塑料国内市场消费量为25万吨左右，增长率为3%。 [5]随着经济发展，酚醛树脂和塑料许多新的应用领域不断被开发。经过实验发现，酚醛树脂和塑料制品不仅耐热、阻燃性能好，而且燃烧后产生的有毒烟雾少，而城市火灾中致人死亡的头号杀手，就是建筑物中化学建材燃烧产生的有毒烟雾。在如今隧道交通日益发达和高层建筑日益增多的情况下，酚醛塑料特别适合用于防火要求严格的场合。城市地铁车辆和高楼建材中的塑料制品，越来越多采用了各类酚醛塑料复合材料。虽然酚醛塑料抗冲击性能较差，但不断发展的增强改性技术改善了这一缺陷。据科研单位最新研究成果，加丁腈橡胶改性可显著改善酚醛塑料的冲击强度。当丁腈橡胶用量仅为2%时，可使酚醛塑料冲击强度提高100%。随着丁腈橡胶用量增加，酚醛塑料的冲击强度进一步提高，同时软化点提高，凝胶时间缩短。当前酚醛树脂及塑料行业面临的难关是原料苯酚供应紧张，价格猛涨。苯酚价格由一个月前的6500元（吨价，下同）涨到了9000元左右。这主要由于国内苯酚产量只能满足50%的需求，进口比重较大。我国对进口苯酚实施反倾销措施，进口将减少，苯酚价格受此影响而猛升。2012年7月18日，在浙江淳安召开的酚醛树脂及塑料行业会议上，与会企业一致认为，按现2013的苯酚价格生产，将出现全行业亏损。实验部分播报编辑实验原料热塑性酚醛树脂(novolak)：牌号为2123，热固性酚醛树脂(resol)：牌号为2124，短切无碱玻璃纤维：长度，1～6mm，直径，1～3μm，浙江巨石集团出品，其它助剂皆为工业品。注塑料配方表1.酚醛注塑料的基本配方Tab 1 The basic recipe of phenolic injecting molding material组成热塑性酚醛树脂热固性酚醛树脂复合固化剂玻璃纤维矿物粉料其它添加剂配比/%（质量）5～1525～352～540～505～152～5图片由中国双利集团提供注塑料制备工艺见右图注塑料性能表征1、高外观热稳定性能测试样条（120×15×10mm）放置于200℃的烘箱中3h，然后升高温度至250℃，保持1h，继续升高温度至300℃，保持2h，继续升高温度至370℃保持1h，取出试样，观察试样的表面，若不起泡，不开裂，不弯曲变形，则表示试样通过此温度时间内的外观热稳定性试验，反之亦然。2、注塑制品力学性能、热性能、电性能的测试均根据酚醛模塑料的国家标准GB1404-95。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

电木_百度百科

度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心电木[diàn mù]播报讨论上传视频制造电器的材料收藏查看我的收藏0有用+10本词条由《中国科技信息》杂志社 参与编辑并审核，经科普中国·科学百科认证 。电木是塑料中第一个投入工业生产的品种，其化学名称叫酚醛塑料（phenol formaldehyde plastic），英文简称PF。它具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热性、耐腐蚀性，因此常用于制造电器材料，如开关、灯头、耳机、电话机壳、仪表壳等，“电木”由此而得名。电木的问世，对工业发展具有重要的意义。中文名电木外文名phenolformaldehyde plastic化学名酚醛塑料特点2不吸水、不导电、耐高温、强度高常用于制造电器材料产生日期1905年密    度1.3-1.5克/立方厘米目录1制法2缺点3原料来源4物理特性5历史典故6电木粉7酚醛树脂8酚醛的密度9电木制品制法播报编辑电木酚类和醛类化合物在酸性或碱性催化剂作用下，经缩聚反应可制得酚醛树脂。将酚醛树脂和锯木粉、滑石粉（填料）、乌洛托品（固化剂），硬脂酸（润滑剂）、颜料等充分混合，并在混炼机中加热混炼，即得电木粉。将电木粉在模具中加热压制成型后得到热固性酚醛塑料制品。缺点播报编辑酚醛树脂的缺点是机械性能较差，不耐油和化学腐蚀。为了克服上述缺陷，人们对酚醛树脂进行了改性，在酚醛树脂中加入不同的填料可以得到功能各异的改性酚醛塑料。例如，在配料中加入石棉、云母等填料，可以增加它的耐酸、耐碱、耐磨性，使其成为化工设备和电机、汽车的理想材料；加入玻璃纤维可以增加硬度，其适用于机器零件等领域；采用丁腈橡胶改性后，耐油性能和抗冲击强度可以大大提高；用聚氯乙烯改性后则能提高机械强度和耐酸性。近年来，出现了一些新的改性技术，例如共混改性、纳米复合改性等。这些新技术进一步提高了酚醛树脂的性能，并为其应用拓展了更多的可能性。原料来源播报编辑酚醛塑料由于原料来源丰富，合成工艺简单，价格便宜，产品又具有优良的性能，仍然是世界上产量最大的热固性塑料。物理特性播报编辑酚醛塑料是一种硬而脆的热固性材料。电木的特性是不吸水、不导电、耐高温、强度高，多用在电器上，又因像木头一样绝缘性高可塑性好，所以被叫做“电木”。电木是用粉状的酚醛树脂，加进锯木屑、石棉或陶土等混合後，在高温下用模子压出成品，其中酚醛树脂是世界第一种人工合成的树脂。酚醛塑料（电木）：表面坚硬，质脆易碎，敲击有木板声，多为不透明深色(棕色或黑色)，在热水中不变软。是绝缘体，它的主要成分是酚醛树酯。成型性能1.成型性较好，但收缩及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分挥发物。成型前应预热，成型过程中应排气，不预热则应提高模温和成型压力。2.模温对流动性影响较大，一般超过160度时，流动性会迅速下降。3.硬化速度一般比氨基塑料慢，硬化时放出的热量大。大型厚壁塑件的内部温度易过高，容易发生硬化不均和过热。当甲醛/苯酚（摩尔比）小于1时，可得热塑性产物，称热塑性酚醛树脂，即线型酚醛树脂，它不含进一步缩聚的基团，加固化剂并加热才能固化。如以六亚甲基四胺为固化剂，固化温度150 ℃，混以填料制成的模塑粉俗称电木粉。当甲醛/苯酚（摩尔比）大于1时，在碱催化下先得到甲阶段树脂，即热固型酚醛树脂，能溶于有机溶剂，甲阶段树脂含能进一步缩聚的羟甲基，因此不需加固化剂即能固化：加热下反应得到乙阶段树脂，又称半溶酚醛树脂，不溶不熔但可溶胀和软化。再进一步反应则得到不溶不熔的体型结构丙阶段树脂，也称不溶酚醛树脂。甲阶段树脂长期存放也能自行固化。热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。常温固化可使用无毒常温固化剂NL，也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后两种材料的毒性、刺激性较大。历史典故播报编辑“电木”的问世1906年，美国化学家贝克兰正在研究一种新的有机物——酚醛树脂。可是他的实验室内老鼠猖獗，他虽养了一只猫，这猫却不会捉老鼠。一天晚上，贝克兰在实验室内安一个捕鼠器，并在捕鼠器上放了些香喷喷的奶酪作诱饵。不想老鼠还没来，那只猫却顺着香味来了，把桌上的酚醛树酯溶液打翻了，正好倒在奶酪上。第二天一早，贝克兰走进实验室发现，浆糊似的奶酪变成了光滑的、坚硬的物质，这种新物质，就是电木。 [1]电木粉播报编辑电木粉，又称胶木粉，主要成分为酚醛树脂和木粉。其中，酚醛树脂具有热固性，在加热或固化剂的作用下可以固化成不溶不熔的体型结构，从而具有良好的耐热性、耐水性和电绝缘性能。木粉则可以提供可塑性、韧性和硬度，同时起到填充剂的作用。电木粉的制备方法通常是将酚醛树脂和木粉按照一定比例混合，然后经过压制、干燥等工艺过程制成。由于电木粉具有良好的绝缘性能和机械强度，因此被广泛应用于电器制品、电子元件、电线电缆、机械零件等领域。电木粉酚醛树脂播报编辑酚醛树脂作为最早工业化的合成树脂之一，具有原料价格低廉，生产工艺简单成熟，化学稳定性好等优点在工业上得到广泛关注和应用。酚醛泡沫作为一种高分子有机硬质泡沫产品，可由可发性酚醛树脂为原料制备而成，由于其具有广泛突出的如具有密度小重量轻、无毒害少污染、防火性能优异、耐腐蚀、耐老化性等优点，是建筑保温的理想材料。但酚醛泡沫又存在着粘结性差，抗压抗折能力低，施工损耗大等一系列物理性能的缺陷导致酚醛泡沫的应用受到了一定限制。 [2]改性酚醛树脂酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性或其它物理性能，提高它对纤维增强材料的粘结性能并改善复合材料的成型工艺条件等。改性一般通过下列途径：①封锁酚羟基。酚醛树脂的酚羟基在树脂制造过程中一般不参加化学反应。在树脂分子链中留下的酚羟基容易吸水，使固化制品的电性能、耐碱性和力学性能下降。同时酚羟基易在热或紫外光作用下生成醌或其它结构，造成颜色的不均匀变化。②引进其它组分。引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性较好的组分，分隔或包围羟基，从而达到改变固化速度，降低吸水性的目的。引进其它的高分子组分，则可兼具两种高分子材料的优点。1、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂 工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力，改善酚醛树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，降低固化速率从而有利于降低成型压力。用作改性的酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成的苯酚甲醛树脂。用作改性的聚乙烯醇缩醛是一个含有不同比例的羟基、缩醛基及乙酰基侧链的高聚物，其性质取决于：①聚乙烯醇缩醛的分子量；②聚乙烯醇缩醛分子链中羟基、乙酰基和缩醛基的相对含量；③所用醛的化学结构。由于聚乙烯醇缩醛的加入，使树脂混合物中酚醛树脂的浓度相应降低，减慢了树脂的固化速率，使低压成型成为可能，但制品的耐热性有所降低。2、聚酰胺改性酚醛树脂 经聚酰胺改性的酚醛树脂提高了酚醛树脂的冲击韧性和粘结性，并改善了树脂的流动性，仍保持酚醛树脂优点。用作改性的聚酰胺是一类羟甲基聚酰胺，利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而达到改性的目的。3、环氧改性酚醛树脂 用40%的一阶热固性酚醛树脂和60%的二酚基丙烷型环氧树脂混合物制成的复合材料可以兼具两种树脂的优点，改善它们各自的缺点，从而达到改性的目的。这种混合物具有环氧树脂优良的粘结性，改进了酚醛树脂的脆性，同时具有酚醛树脂优良的耐热性，改进了环氧树脂耐热性较差的缺点。这种改性是通过酚醛树脂中的羟甲基与环氧树脂中的羟基及环氧基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基与环氧树脂中的环氧基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构来达到的。4、有机硅改性酚醛树脂 有机硅树脂具有优良的耐热性和耐潮性。可以通过使用有机硅单体线性酚醛树脂中的酚羟基或羟甲基发生反应来改进酚醛树脂的耐热性和耐水性。采用不同的有机硅单体或其混合单体与酚醛树脂改性，可得不同性能的改性酚醋树脂，具有广泛的选择性。用有机硅改性酚醛树脂制备的复合材料可在200～260℃下工作应用相当时间，并可作为瞬时耐高温材料，用作火箭、导弹等烧蚀材料。5、硼改性酚醛树脂 由于在酚醛树脂的分子结构中引入了无机的硼元素，硼酚醛树脂比酚醛树脂的耐热性，瞬时耐高温性能和力学性能更为优良。硼改性酚醛树脂的耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性比普通酚醛树脂好得多。它们多用于火箭、导弹和空间飞行器等空间技术领域作为优良的耐烧蚀材料。6、二甲苯改性酚醛树脂 二甲苯改性酚醛树脂是在酚醛树脂的分子结构中引入疏水性结构的二甲苯环，由此改性后的酚醛树脂的耐水性、耐碱性、耐热性及电绝缘性能得到改善。7、二苯醚甲醛树脂 二苯醚甲醛树脂是用二苯醚代替苯酚和甲醛缩聚而成的，二苯醚甲醛树脂的玻璃纤维增强复合材料具有优良的耐热性能，可用作H级绝缘材料，它还具有良好的耐辐射性能，吸湿性也很低。酚醛的密度播报编辑比重:1.5-2.0克/立方厘米 成型收缩率:0.5-1.0% 成型温度:150-170℃物料性能酚醛塑料是一种硬而脆的热固性塑料，俗称电木粉。机械强度高、坚韧耐磨、尺寸稳定、耐腐蚀、电绝缘性能优异。适于制作电器，仪表的绝缘机构件，可在湿热条件下使用。成型性能1.成型性较好，但收缩及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分挥发物。成型前应预热，成型过程中应排气，不预热则应提高模温和成型压力。2.模温对流动性影响较大，一般超过160度时，流动性会迅速下降。3.硬化速度一般比氨基塑料慢,硬化时放出的热量大。大型厚壁塑件的内部温度易过高,容易发生硬化不均和过热。电木制品播报编辑电木已经广泛应用于人们生活的很多地方，比如：电木插座、电木开关、电木勺柄、电木葫芦丝、电木唱片、电木手轮、手柄、把手、拉手、纸巾盒、厨灶板台、电木茶盘、台球用球等等。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

什么是酚醛树脂，酚醛树脂有哪些分类？ - 知乎

什么是酚醛树脂，酚醛树脂有哪些分类？ - 知乎切换模式写文章登录/注册什么是酚醛树脂，酚醛树脂有哪些分类？检测中心黄工​未知成分分析，配方还原，检测分析，产品研发，产品技术酚醛树脂(phenolicresins)是一种以酚类化合物(苯酚、甲酚、壬基酚、芳烷基酚、腰果酚、辛基酚、双酚A、二甲酚或几种酚的混合物)与醛类化合物(甲醛、乙醛、糠醛或几种醛类的混合物)经加成反应和缩聚反应而制得的一大类合成树脂。酚醛树脂酚醛树脂的报道始于19世纪70年代，由化学家拜尔首次合成。随后，经过不断的研究和改进，于1909年由美国科学家L.H.bacheland开发了具有应用价值的酚醛树脂体系，并成立了巴克兰公司，率先实现在工业上生产酚醛树脂。与一般高分子化合物一样，酚醛树脂具有高分子化合物的基本特性，如分子量大、分子结构多样性、固化特性和裂解炭化特性等。此外，由于其特有的化学结构和大分子交联网状结构，又使其具有优良的粘附性、耐热性、抗烧蚀性和阻燃性。因此，酚醛树脂在模塑料、造型材料、隔热材料、隔音材料、涂料、封装材料和耐火材料等领域得到了广泛应用。1、酚醛树脂的合成酚醛树脂所用原料多种多样，其类别及性能也有所不同。目前工业应用最广的主要是以苯酚和甲醛为原料经过加成和缩聚两个反应过程合成的苯酚甲醛树脂。苯酚和甲醛的结构式如图1，由于苯酚分子在苯环上存在一个羟基，其邻位和对位上的氢原子具有较高的活性，使得苯酚分子中含有3个活性官能团，在加热和催化条件下，苯环邻位和对位上的活性氢原子极易与苯环脱离，并与甲醛分子中的活性羰基发生加成反应形成羟甲基化苯酚，因此加成反应主要为苯环邻位和对位上的羟甲基化过程;随着反应进一步进行，生成的羟甲基化苯酚由于具有较高的活性，可与苯酚分子中的活性氢原子发生脱水缩合，在羟甲基苯酚和苯酚之间形成次甲基桥将其链接起来，通过缩合过程的不断重复最终形成链状的大分子化合物，因此缩聚反应主要为羟甲基苯酚和苯酚之间脱水缩合过程。图1苯酚(a)与甲醛(b)的结构式根据不同材料的使用要求，可通过改变酚醛树脂的合成工艺条件(如P/F比、催化剂类型及含量、体系pH值、反应温度、反应压力以及反应时间)来控制加成和缩聚反应的反应过程及速度，以得到不同分子结构、粘度、固含量以及残碳率的树脂。2、酚醛树脂的分类通过改变酚醛树脂的合成工艺条件，可以控制加成和缩聚反应的反应过程，以合成出不同分子结构形态的酚醛树脂，并依据不同的分子形态可将酚醛树脂分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。2.1热塑性酚醛树脂热塑性酚醛树脂是一种分子结构为直链状的线性酚醛树脂，主要是采用过量的苯酚(P)与甲醛(F)在酸性条件下反应所得。通常热塑性酚醛树脂的醛酚比(F/P)控制在0.6~0.9范围内，其常用的催化剂主要有盐酸、草酸、硫酸、甲酸等。热塑性酚醛树脂的反应过程包括加成反应阶段和缩聚反应阶段。由于是在酸性条件下，其加成反应主要是苯环邻位和对位上的一羟甲基过程(如图2);其缩聚反应过程则主要是生成的一羟甲基苯酚与苯酚单体之间的脱水缩合过程。图2热塑性酚醛树脂的加成过程此外，在酸性条件下，缩聚反应的速度远大于加成反应的速度，且在整个反应体系中苯酚的含量多于甲醛，使得在加成过程中生成的羟甲基会迅速与体系中富余的苯酚发生缩合反应生成线性结构大分子，从而使反应产物分子中不存在活性羟甲基官能团，其结构式如图4所示。图4热塑性酚醛树脂结构式由于热塑性酚醛树脂为长链状线性分子，且其分子结构中不存在活性较高的羟甲基官能团，在加热条件下，分子与分子之间不会发生交联反应形成网络结构，从而表现为热塑性。但由于其加成反应为一羟甲基过程，其分子链中仍然存在较多未反应的活性氢原子，当补加甲醛或添加一些含有活性官能团的固化剂(如六次甲基四胺、多聚甲酸或者热固性型酚醛树脂、苯胺等)时，便可促进活性氢原子进一步发生交联反应形成网络结构而固化。2.2热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂又称为A阶或甲阶酚醛树脂，是在醛酚摩尔比大于1，碱性催化剂(如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或氢氧化钙等)和加热作用下，反应一定时间合成的一种具有一定活性的中间产物，因此如不对其合成过程加以控制，很容易剧烈反应而凝胶化，甚至发生交联反应，最终形成不溶、不熔的体型大分子。热固性酚醛树脂的合成过程也分为两步，第一步是加成反应，即苯环邻位和对位上的羟甲基过程，首先是生成一羟甲基苯酚，由于是在碱性条件下，苯环上邻位和对位上的活性氢原子的反应活性远大于羟甲基上羟基的活性，生成的羟甲基不易发生缩聚，而是苯环上活性氢原子的进一步羟甲基化过程，生成二羟甲基和三羟甲基苯酚，其加成反应过程如图5所示;第二步则是缩聚反应，即生成的多元羟甲基与苯酚单体上活性氢原子的脱水形成次甲基桥或羟甲基之间的脱水形成醚键的过程，随着缩聚反应的不断进行，最终生成支链型甲阶酚醛树脂，其结构式如图6所示。图5热固性酚醛树脂的加成过程图6热固性酚醛树脂的结构式热固性酚醛树脂的固化机理相当复杂，目前比较热可得观点主要是基于由热固性酚醛树脂本身分子结构中存在的活性羟甲基官能团，在加热过程中这些羟甲基有两种反应方式，一种是与苯环上的活性氢原子反应生成亚甲基键，另一种则是与其它的羟甲基反应生成醚键，从而使得分子与分子之间交联在一起，生成具有网络结构的C阶或丙阶酚醛树脂。3、酚醛树脂作为结合剂的结合机理对于高分子粘接剂粘接机理，目前的解释主要有四种理论：机械互锁理论、扩散理论、电子理论和吸附理论。机械互锁理论又称为抛锚理论，主要是胶粘剂固化后在被粘物表面形成一种机械互锁力，将胶粘剂和被粘物连接在一起;扩散理论主要提出了胶粘剂在被粘物表面通过分子运动进行扩散使得界面消失的一种粘接原理，但其要求胶粘剂在被粘物表面有高的分子运动程度和好的相容性;电子理论认为胶粘剂和被粘物之间存在着双电层而形成静电引力，使得胶粘剂和被粘物粘附在一起，但其还没得到严格的证明;吸附理论认为胶粘剂和被粘物之间的粘附力主要是分子作用力(如范德华力、氢键)，但该种理论要求胶粘剂和被粘物之间有好的润湿性，使得吸附理论基本不可能应用于固-固界面。对于酚醛树脂结合体系，其结合过程主要是通过形成的网络结构产生结合强度。酚醛树脂固化后为不熔、不溶的大分子，其与被粘物之间形成的界面实为固-固界面，不满足扩散理论、电子理论及吸附理论的基本条件，因此酚醛树脂体系的结合机理为机械互锁理论。酚醛树脂的结合过程包括两步，首先是树脂向被粘物表面凹凸和气孔的渗透过程，这一过程要求树脂与被粘物之间有较好的润湿性;其次为酚醛树脂的固化过程，在这一过程中其分子间发生交联反应形成网络结构，使得树脂分子嵌入到被粘物表面气孔及凹凸中，从而形成一种强的机械互锁力将树脂与被粘物紧密结合在一起。发布于 2023-08-07 20:51・IP 属地广东化学分类学​赞同 10​​1 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

酚醛树脂_百度百科

_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心酚醛树脂播报上传视频化学品收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。酚醛树脂，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，呈颗粒或粉末状。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。由苯酚醛或其衍生物缩聚而得。 [1]中文名酚醛树脂 [6]外文名phenolic resin [7]CAS登录号9003-35-4 [6]水溶性不溶目录1研究简史▪发展状况▪未来发展2理化性质3制备方法▪合成原理▪实验制取▪生产技术4应用领域▪压塑粉▪酚醛胶▪酚醛纤维▪防腐蚀材料▪隔热保温材料5储存运输6危险性类别研究简史播报编辑发展状况酚醛树脂行业进入12月份以后就要经历“寒冬”的考验，很多企业老总和销售人员对于年末的订单还是抱有很大的希望。但是对回款控制是更加严格。由于行业内竞争导致的结果就是现在酚醛树脂行业报价一般都是有两个以上的价格，一种就是标准价格一种就是现款交易的价格。很多企业为了快速回笼资金就对现款的客户进一步的让利，特别是在年终刺激销售的阶段，类似情况层出不穷。 酚醛树脂和耐火材料行业一样，都面临着部分小企业下调价格来实现签单目的的状况。这一状况对那些小规模的生产作坊影响不大，他们生产成本低，跟着下调价格也可以应对。但对于像平洋实业有限公司这样的大企业来讲，从原料和加工，从技术到规模都是很大的，各项成本都比较高，价格继续下调将会亏本。所以面对这些低价竞争者和惨淡市场也是无可奈何。但是企业要生存，资金就得回转，迫于这些压力，很多大型企业也是不得已而为之的去下调酚醛树脂价格，以便更快地解决库存积压问题。 [5]未来发展研究酚醛树脂的生产和使用会给环境带来一定程度的污染，影响整个生态环境，然而注意或加强治理污染，包括废水处理和废旧酚醛树脂产品及其复合材料的循环利用，可使酚醛树脂健康而快速发展。最新发展有关酚醛树脂的开发和研究工作，主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展，向功能化、精细化发展，各国科学家部以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。环保新树脂新酚醛树脂为高分子化合物，是由苯酚和芳烷基醚通过缩合反应而产生的。新酚醛树脂具有良好力学性能、耐热性能，广泛应用于金刚石制品、砂轮片制造等行业.新酚醛树脂粘结力强，化学稳定性好，耐热性高，硬化时收缩小，制品尺寸稳定。粘结强度比酚醛树脂提高20%以上，耐热性提高100℃以上。新酚醛树脂制品可在250℃下长期使用，制品耐湿耐碱。新酚醛树脂可作为金刚石砂轮的结合剂，使用方法为: 新酚醛树脂与酚醛树脂按1 ：3混合使用，不仅提高了酚醛树脂的强度，还提高了耐热性和磨削比。如单独使用新酚醛树脂，砂轮的寿命是酚醛树脂8倍，在生产工艺上比酚醛树脂制品强度高出约30%，磨削效果也有提高。 [5]时间发展历史1872年德国化学家拜耳（A. Baeyer）首先发现酚和醛在酸的存在下可以缩合得到无定形棕红色的不可处理的树枝状产物，但未开展研究。1902年布卢默（L. Blumer）用酒石酸135份作催化剂，得到了第一个商业化酚醛树脂，命名为Laccain，但没有形成工业化规模。1905~1907年酚醛树脂创始人美国科学家巴克兰（Baekeland）对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，于1909年提出了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，实现了酚醛树脂的实用化，有人提议将此年定为酚醛树脂元年（或合成高分子元年）。1907年巴克兰申请了关于酚醛树脂“加压、加热”’固化的专利。并于1910年10月10日成立Bakelite公司，分布在许多国家[1939年附属于联碳(UC)公司]，他们先后申请了400多个专利，预见到除酚醛树脂作烧蚀材料以外的主要应用，解决了酚醛树脂应用的关键问题。巴克兰还成功地获得了施加高压使酚醛预聚物固化的技术，他明确指出，酚醛树脂是否具有热塑性取决于苯酚与甲醛的用量比和所用催化剂类型，在碱性催化剂存在下即使苯酚过量一些，生成物也是热固性树脂，受热后能够转变为不溶不熔树脂。1911年艾尔斯沃思(Aylesworth)发现用六次甲基四胺可以使酚醛树脂固化，转变为不溶不熔状态，使其具有较高电绝缘性等应用特性。酚醛树脂因此开始用于电绝缘制品。1912～1913年俄国科学家彼得洛夫、塔拉索夫等研究了在石油磺酸和芳香族磺酸存在下的酚与醛的反应，并发明了将其注塑成型制取酚醛树脂注塑制品的方法。1913年德国科学家阿尔贝特发明了松香改性酚醛树脂，这种树脂适合制作油漆涂料，这一发明为酚醛树脂在涂料领域的应用铺展了成功之路。1914年日本引进巴克兰技术在东京开始生产酚醛树脂，开创了亚洲先河。1923年美国投产苯酚糠醛模塑粉。1930年酚醛泡沫塑料在美国投产。1937年开发了增塑的醚化的酚醛树脂并用于油漆涂料。1945年高邻位酚醛树脂及其快速成型模压粉在美国工业化生产。1946年美国投产丁腈橡胶改性酚醛树脂及其模塑粉。1949年苯胺改性酚醛模塑粉商品面市。 [5]理化性质播报编辑直线型酚醛树脂结构图固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离酚而呈微红色，实体的比重平均1.7左右，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。 [1]酚醛树脂耐火材料液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体，如：碱性酚醛树脂主要做铸造黏结剂。高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。粘结强度酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂，润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和电性能。水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度，电性能等。典型的例子包括电绝缘和机械层压制造，离合器片和汽车滤清器用滤纸。高残碳率在温度大约为1000℃ 的惰性气体条件下，酚醛树脂会产生很高的残碳，这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。酚醛树脂的这种特性，也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。低烟低毒与其他树脂系统相比，酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下，用科学配方生产出的酚醛树脂系统，将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少，毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域，如矿山，防护栏和建筑业等。抗化学性交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇，油脂和各种碳氢化合物。因其抗化学稳定性，适合用于制作厨卫用具、饮用水净化设备（酚醛碳纤维）、电木茶盘茶具、并广泛用于罐头及易拉罐（国家标准GB 05009.069-2003）、液体容器等食品饮料包装材料中。热处理热处理会提高固化树脂的玻璃化温度，可以进一步改善树脂的各项性能。玻璃化温度与结晶固体如聚丙烯的熔化状态相似。酚醛树脂最初的玻璃化温度与在最初固化阶段所用的固化温度有关。热处理过程可以提高交联树脂的流动性促使反应进一步发生，同时也可以除去残留的挥发酚，降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度。同时，树脂也趋向于收缩和变脆。树脂后处理升温曲线将取决于树脂最初的固化条件和树脂系统。发泡性酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良性能。其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格低廉，是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，因而受到人们的广泛重视。酚醛泡沫已成为泡沫塑料中发展最快的品种之一。消费量不断增长，应用范围不断扩大，国内外研究和开发都相当活跃。然而，酚醛泡沫最大的弱点是脆性大，开孔率高，因此提高它的韧性是改善酚醛泡沫性能的关键技术。 [2]制备方法播报编辑合成原理反应类型合成原理反应方程式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：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：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。 [3]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。 [2]生产技术1905～1909年L.H.贝克兰对酚醛树脂及其成型工艺进行了系统的研究，1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司，实现了工业生产。1911年J.W.艾尔斯沃思提出用六亚甲基四胺固化热塑性酚醛树脂，并制得了性能良好的塑料制品，获得了广泛的应用。1969年，由美国金刚砂公司开发了以苯酚－甲醛树脂为原料制得的纤维，随后由日本基诺尔公司投入生产。现美国、苏联和中国也有生产。酚醛树脂的生产至今不衰，1984年世界总产量约1946kt，居热固性树脂的首位。中国自20世纪40年代开始生产，1984年产量为77.6kt。 生产方法常用的原料为苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚和甲醛、糠醛等。生产过程包括缩聚和脱水两步。按配方将原料投入反应器并混合均匀，加入催化剂，搅拌，加热至55～65℃，反应放热使物料自动升温至沸腾。此后，继续加热保持微沸腾（96～98℃）至终点，经减压脱水后即可出料。开发成功连续缩聚生产酚醛树脂新工艺。影响树脂合成和性能的主要因素为酚与醛的化学结构、摩尔比和反应介质的pH。酚与醛的摩尔比大于或等于1时，初始产物为一羟甲基酚,，缩聚时生成线型树脂；小于1时，生成多羟甲基酚衍生物，形成的缩聚树脂可交联固化。反应介质的pH小于7时，生成的羟甲基酚很不稳定，易缩聚成线型树脂；pH大于7时，缩聚缓慢，有利于多羟甲基酚衍生物的生成。生产热塑性酚醛树脂常用盐酸、磷酸、草酸作催化剂(见酸碱催化剂)使介质pH为0.5～1.5。为避免剧烈沸腾，催化剂可分次加入。沸腾反应时间一般为3～6h。脱水可在常压或减压下进行，最终脱水温度为140～160℃，树脂分子量为500～900。生产热固性酚醛树脂可用氢氧化钠、氢氧化钡、氨水和氧化锌作催化剂，沸腾反应时间1～3h，脱水温度一般不超过90℃，树脂分子量为500～1000。强碱催化剂有利于增大树脂的羟甲基含量和与水的相溶性。氨催化剂能直接参加树脂化反应，相同配方制得的树脂分子量较高，水溶性差。氧化锌催化剂能制得贮存稳定性好的高邻位结构酚醛树脂。应用领域播报编辑酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。压塑粉生产模压制品的压塑粉是酚醛树脂的主要用途之一。采用辊压法、螺旋挤出法和乳液法使树脂浸渍填料并与其他助剂混合均匀，再经粉碎过筛即可制得压塑粉。常用木粉作填料，为制造某些高电绝缘性和耐热性制件，也用云母粉、石棉粉、石英粉等无机填料。压塑粉可用模压、传递模塑和注射成型法制成各种塑料制品。热塑性酚醛树脂压塑粉主要用于制造开关、插座、插头等电气零件，日用品及其他工业制品。热固性酚醛树脂压塑粉主要用于制造高电绝缘制件。增强酚醛塑料以酚醛树脂（主要是热固性酚醛树脂）溶液或乳液浸渍各种纤维及其织物，经干燥、压制成型的各种增强塑料是重要的工业材料。它不仅机械强度高、综合性能好，而且可进行机械加工。以玻璃纤维、石英纤维及其织物增强的酚醛塑料主要用于制造各种制动器摩擦片和化工防腐蚀塑料；高硅氧玻璃纤维和碳纤维增强的酚醛塑料是航天工业的重要耐烧蚀材料。酚醛涂料 以松香改性的酚醛树脂、丁醇醚化的酚醛树脂以及对叔丁基酚醛树脂、对苯基酚醛树脂均与桐油、亚麻子油有良好的混溶性，是涂料工业的重要原料。前两者用于配制低、中级油漆，后两者用于配制高级油漆。酚醛胶热固性酚醛树脂也是胶粘剂的重要原料。单一的酚醛树脂胶性脆，主要用于胶合板和精铸砂型的粘结。以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂，在结构胶中占有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-缩醛、酚醛-环氧、酚醛-环氧-缩醛、酚醛-尼龙等胶粘剂具有耐热性好、粘结强度高的特点。酚醛-丁腈和酚醛-缩醛胶粘剂还具有抗张、抗冲击、耐湿热老化等优异性能，是结构胶粘剂的优良品种。酚醛纤维主要以热塑性线型酚醛树脂为原料，经熔融纺丝后浸于聚甲醛及盐酸的水溶液中作固化处理，得到甲醛交联的体型结构纤维。为提高纤维强度和模量，可与 5%～10%聚酰胺熔混后纺丝。这类纤维为金黄或黄棕色纤维，强度为11.5～15.9cN/dtex，抗燃性能突出，极限氧指数为34，瞬间接触近7500℃的氧-乙炔火焰，不熔融也不延燃，具有自熄性，还能耐浓盐酸和氢氟酸，但耐硫酸、硝酸和强碱的性能较差。主要用作防护服及耐燃织物或室内装饰品，也可用作绝缘、隔热与绝热、过滤材料等，还可加工成低强度、低模量碳纤维、活性炭纤维和离子交换纤维等。防腐蚀材料热固性酚醛树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式：酚醛树脂涂料；酚醛树脂玻璃钢、酚醛-环氧树脂复合玻璃钢；酚醛树脂胶泥、砂浆；酚醛树脂浸渍、压型石墨制品。热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。常温固化可使用无毒常温固化剂NL，也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后两种材料的毒性、刺激性较大。建议使用低毒高效的NL固化剂。填料可选择石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸钡粉，不宜采用辉绿岩粉。隔热保温材料主要是酚醛树脂的发泡材料，酚醛泡沫产品特点是保温、隔热、防火、质轻，作为绝热、节能、防火的新材料可广泛应用于中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热降能保温、化工管道的保温材料（尤其是深低温的保温）、车船等场所的保温领域。酚醛泡沫因其导热系数低，保温性能好，被誉为保温之王。酚醛泡沫不仅导热系数低、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点，酚醛泡沫塑料原料来源丰富，价格低廉，而且生产加工简单，产品用途广泛。酚醛树脂应用举例：实例配方丁腈橡胶改性酚醛塑料PF模塑料用固体丁腈橡胶(NBA)改性，可提高冲击强度，其基本配方如下：PF树脂100NBR橡胶25硅酸盐填料120润滑剂3.8改性后的PF比为未改性的PF其冲击强度提高50%。.也有用液体丁腈橡胶的，可提高PF的热稳定性及韧性，并能用于制造摩阻材料。也有用羧基丁腈橡胶改性的同时加入纤维的。首先是让丁腈橡胶接枝上双酚A型环氧树脂，取30份，另再加进100份线型PF，制得改性PF，此时配方为：上述改性PF 100六次甲基四胺12木粉70聚乙烯醇纤维 15(其中粗度6絮，长度1毫米)。硬脂酸锌3酚醛泡沫塑料PF泡沫塑料适宜作建筑材料如隔热材料，在火烧时，不熔融，无滴落物，发烟少，不产生一氧化碳有毒气体。配方1： 配方2：线型P F 100 甲醛苯酚共聚物工00硼酸 8 微孔稳定剂4氟里昂11 8 羟甲苯基磷酸二苯酯1.5苯酚磺酸10 十溴联苯醚 3.5硅酮泡沫稳定剂 1 氟里昂113 1580℃发泡固化，10分钟 硫酸水溶液1050℃固化2小时再室温放置3天还有用大片栓皮栎皮经粉碎，过筛，然后在180℃烘烤，制得软木粒，加入PF中发泡，来代替软木砖，作绝热材料用。玻璃纤维增强酚醛配方为，三聚氰胺酚酸100无碱玻璃纤维 88滑石粉 33制作过程为：在改性PF中加入滑石粉搅拌均匀后，加入玻纤，然后在100℃烘箱中鼓风10分钟，再进行压制成型，温度150℃，压力45兆帕，时间15分，即制得增强PF材料。还有采用有机硅改性PF，其中有机硅添加量为20%，然后再加30-40毫米长度的玻璃纤维，用量为30%，压制温度175℃，压力100兆帕，时间3分钟，后处理1501℃，1小时，然后升至170℃， 2小时，最后升至200℃， 1小时。该产品可作飞机插头座零件。除用玻纤外，还可用维尼龙纤维进行增强，如采用1.4絮、35毫米长维纶，采用70份量，六次甲基四胺用13份量时，增强PF效果最好。也有用棉纤维和二氧化硅粉一并增强PF做轴承材料的。粉煤灰并用炭黑填充酚醛工艺路线为：配料→高速捏合→塑炼成片→模压→制品基本配方：PF 100木粉100粉煤灰15碳黑4乌洛托品13硬脂酸锌2氧化镁1粉煤灰与碳黑并用效果较好，能改善PF的热稳定性能，但降低了电性能，只能作为日用PF制品，不适合作电气PF制品。其中粉煤灰应选用高硅铝比较好，尽量能大于1.5。 [4]储存运输播报编辑储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过37℃。远离火种、热源。保持容器密封。应与氧化剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。危险性类别播报编辑（1）闪点＜23℃和初沸点≤35℃：易燃液体，类别 1（2）闪点＜23℃和初沸点＞35℃：易燃液体，类别 2（3）23℃≤闪点≤60℃：易燃液体，类别 3健康危害和环境危害需根据组分进行判断。 [7]新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

化工史话66：合成树脂的开端——酚醛树脂 - 知乎

化工史话66：合成树脂的开端——酚醛树脂 - 知乎首发于YEBOSS的化工知识大杂烩切换模式写文章登录/注册化工史话66：合成树脂的开端——酚醛树脂法式滚筒YEboss​化学话题下的优秀答主在之前几期中我们提到了赛璐珞，赛璐珞虽然来源于植物纤维，但从应用领域上来看实际上应当属于树脂的范畴。赛璐珞虽然一度被广泛使用，但是它本身易燃比较危险。同时赛璐珞的最初原料是纤维素，纤维素来源比较有限这也影响了它的大规模应用。但很快合成树脂的出现解决了这个问题，而最初的合成树脂就是酚醛树脂。酚醛树脂分类顾名思义，酚醛树脂主要由酚类和醛类经过缩合而来。其中酚类一般是苯酚，另外甲酚，二甲酚，双酚A也可以作为原料。而醛类最初是甲醛，后来又出现了糠醛树脂，乙醛苯酚树脂等等。酚醛树脂最常见的原料就是苯酚和甲醛，这两种化合物都可以通过煤化工得到，苯酚可以从煤焦油中进行提取，而甲醛一般由甲醇氧化而来，甲醇的来源最初是木材的干馏后来又有了合成气制甲醇，这样一来塑料的来源就得到了大幅度扩展。酚醛树脂最早在1872年就由拜尔在意外中合成出来了，当时他将甲醛与苯酚按1：1共热，最后得到了一种黑色的胶状物质。这种物质聚合度较低，无法固化，因此难以作为材料使用。由于高分子化学知识的缺乏，拜尔本人并没有进行优化，而是认为这种胶状物一无是处，因此错过了发现酚醛树脂的机会。酚醛树脂的合成反应主要是甲醛与苯酚反应，在酚环上引入羟甲基，羟甲基可以与苯酚脱水反应缩合，反复进行这个过程最终导致分子链逐渐增加，分子量逐渐增大。时间就这样来到了20世纪初，美国工业化开始发展迫切地需要大量树脂。当时采用的树脂主要是天然虫胶，一般需要从亚洲进口，成本较高。在这个背景下，美国化学家贝克兰开始尝试酚醛树脂的合成。在这个过程中贝克兰系统地对这一系列反应进行了研究，他发现这个反应在不同的条件下得到的产品大不相同。我们再来梳理一下这个反应，实际上这个反应大概分为两步，第一步是甲醛与苯酚的加成，第二步是加成产物间的缩合。但是第一步中一个苯酚分子实际上可以与多个甲醛分子进行加成。这时候反应条件就能影响最终的结果，如果苯酚过量的话就会倾向于一生成单加成产物，相反甲醛过量的话就会生成多加成产物。另外pH也是一个影响因素，pH主要影响反应的第二步也就是加成产物的缩合。如果pH<3，第二步反应就会非常快速，也有利于单加成产物的生成，因为进一步加成还没有发生，分子间就开始缩合了。反之pH>7有利于生成多加成产物。热固酚醛树脂与热塑酚醛树脂贝克兰发现如果多加成产物较多，分子链上就会有很多的羟甲基，这时候如果再加酸和加热的话，这些羟甲基就会引发分子链与链之间的缩合，最终使得酚醛树脂固化，获得优异的材料性能。1907年巴克兰德成功的完成了酚醛树脂的工业化生产工艺，1910年他注册了贝克莱特公司（bakelite），并以此对这种产品进行命名。同年酚醛树脂生产线在德国投产。最初的酚醛树脂一般与木屑与滑石粉等填料混合，然后经过压塑加工生产各种各样的工业品。所谓压塑工艺是指一定的温度下，将塑料粉放置于模具中，随后在加温状态下对模具施加压力成型，一般来说压塑主要用于热固型塑料的成型。回看这段历史我们知道贝克兰实际上制备的是热固性酚醛树脂，拜耳做出来的是低聚合度的热塑性酚醛树脂。热塑性酚醛树脂性能非常差，但是到了1911年人们又发现了乌洛托品固化剂，乌洛托品可以起到桥梁的作用连接酚醛树脂间的分子链。类似于橡胶硫化过程中硫的作用。这样一来人们就可以用两种不同的工艺得到酚醛树脂。酚醛树脂应用酚醛树脂具有良好的电绝缘性，耐热与耐水性能都比较好，但耐腐蚀性一般不耐强酸强碱，在电器行业使用较多，由于用在电器行业又有木头的绝缘性，因此酚醛树脂也被俗称为电木。此外酚醛树脂还可以用于制作涂料以及酚醛胶水。到了1923年出现了随着合成气制甲醛工艺的成熟，进一步扩充了甲醇的来源降低了生产的成本。20世纪20年代，随着糠醛生产工艺的成熟又出现了糠醛树脂，糠醛可以从米糠以及玉米棒中发酵获得，在合成中它代替了甲醛的作用。在甲醛合成成本较高的时代，糠醛树脂具有成本低廉的优势。发布于 2021-08-07 09:53化学酚醛树脂科普​赞同 118​​8 条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录YEBOSS的化工知识大杂烩一口大锅，化工那点事儿，全都往里炖，想到哪

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关于酚醛树脂及其复合材料，你了解多少？ - 知乎首发于复合材料前沿切换模式写文章登录/注册关于酚醛树脂及其复合材料，你了解多少？复合材料前沿​郑州大学 材料科学与工程硕士01关于酚醛树脂图片来源：圣泉集团酚醛树脂是由酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应而制得的一大类合成树脂。所用酚类化合物主要包括苯酚、甲酚、二甲酚、混甲酚、双酚A等一种或几种酚的混合物；所用醛类化合物主要包括甲醛、糠醛、乙醛、多聚甲醛或几种醛的混合物。02酚醛树脂的分类根据形态，酚醛树脂可分为固体酚醛树脂和液体酚醛树脂，其中固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，而液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体。根据工程性能，固体酚醛树脂可分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。03关于酚醛树脂基复合材料酚醛树脂基复合材料以酚醛树脂为基体，以玻璃纤维、碳纤维或者纸等为增强材料，酚醛树脂作为粘结剂，通过不同浸胶方式上胶，经高温固化成型制得的新型复合材料。04酚醛树脂的特性酚醛树脂特有的化学结构赋予了它许多优良的物理化学性能，比如粘附性、耐热性、抗烧蚀性、阻燃性、耐酸性和电绝缘性，具体情况如下表：但酚醛树脂也有诸如脆性大、收缩率较高、不耐碱、易吸潮等缺陷。为克服上述缺点，目前，国内外企业主要着力于酚醛树脂的改性研究，例如通过加入芳烷基树脂提高酚醛树脂的耐老化性。05酚醛树脂应用酚醛树脂原料易得、价格低廉、合成方便、具有优异的物理化学性能，因此在工业上得到广泛应用。早期酚醛树脂主要用于大批量生产价格低廉的模塑料、木材加工、涂料、粘结剂。随着技术发展，酚醛树脂不断被改良，机械强度和耐热阻燃性能不断提升，目前也被广泛应于制造纤维增强塑料、摩擦材料、保温材料、耐火材料等行业中。06酚醛树脂行业现状目前，我国酚醛树脂的生产能力、工艺水平和产品品质都取得了巨大的进步，2019年，我国酚醛树脂年产量达137.10万吨。现阶段，我国酚醛树脂的产量和消费量整体呈现稳步增长趋势，高端酚醛树脂存在市场供应缺口。伴随着国内汽车、轨道交通、建筑节能、冶金、消费电子、航空航天等产业的快速发展，酚醛树脂消费量在相关应用领域内还将保持快速增长的势头，国内酚醛树脂的市场发展空间仍然很大。我国酚醛树脂行业市场集中度较低、处于充分竞争状态。现阶段，我国酚醛树脂的中低端市场进入门槛较低，新进入企业较多，市场竞争日趋激烈，而性能优异的增强酚醛树脂或专用酚醛树脂的中高端市场由于技术壁垒较高，新进入企业较少，继续维持供不应求的局面。随着国内酚醛树脂行业竞争程度加剧以及环保监管力度加强，小规模将面临被淘汰的局面，也促使国内酚醛树脂行业市场集中度进一步提高。07酚醛树脂行业未来发展趋势 1.酚醛树脂及复合材料高性能化研究 酚醛树脂凭借其自身的优良特性和可改性空间，促使国内外企业研发高性能、高附加值的改性酚醛树脂，酚醛树脂产业总体上向着精细化、功能化方向发展，逐渐形成多种类、小批量的生产格局。酚醛树脂基复合材料改性的主要方向是提高其韧性、提高强度和加快固化速度。如在复合材料方面，酚醛树脂与各种增强材料结合可开发出许多新型材料，比如以碳纤维做增强材料的酚醛复合材料使用温度可达250℃，常用于航空航天和军事工业；民用方面，以岩棉和玻璃纤维做增强材料的耐热品也不断改良。 2. 酚醛树脂绿色化发展 近几年，随着国家对化工行业环保要求的提高，行业领头企业开始着力研发环保型无尘树脂、低醛树脂、苯酚替换型树脂、水溶性酚醛树脂等绿色酚醛树脂。酚醛绿色化是未来酚醛树脂重要的发展趋势之一。08酚醛树脂行业存在问题目前，我国从事酚醛树脂生产、加工的企业数量较多，相当一部分企业技术水平较低、环保投入不足。行业企业“小、散、弱”的局面不利于行业技术升级、提高生产效率、减少能耗污染、提升盈利水平，低质低价的低水平竞争也不利于技术水平较高但具有综合优势的新型产品的推广应用。◾参考资料：圣泉集团：圣泉集团首次公开发行股票招股意向书为了更好的促进树脂行业发展，第六届碳材料大会——碳纤维及碳/碳复合材料论坛特设“高性能树脂”主题，本主题将重点探讨一下话题：中国环氧树脂产业现状、机遇与挑战高性能环氧树脂国产化发展及应用功能化生物基环氧树脂的研究及应用环氧树脂阻燃改性最新研究进展高强高韧环氧树脂的制备及性能研究苯并噁嗪树脂在复合材料领域的发展及应用耐高温树脂体系的开发及应用聚酰亚胺树脂在高性能复合材料领域的发展及应用耐高温芳炔树脂及其复合材料的发展及应用增韧阻燃双马来酰亚胺/碳纤维复合材料的设计、性能及应用复合材料用酚醛树脂的最新研究应用进展高性能低成本聚氨酯树脂在风电叶片领域应用碳纤维储氢瓶用环氧树脂的最新应用进展 ……发布于 2021-08-06 08:34复合材料酚醛树脂济南圣泉集团股份有限公司​赞同 3​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录复合材

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酚醛树脂(Phenolic Resin)

CAS: 9003-35-4

化学式: (C6H6O·CH2O)x

主页 产品其他其他 酚醛树脂

中文名 酚醛树脂英文名 Phenolic Resin别名 酚醛树脂苯酚树酯直链酚醛树脂水溶性酚醛树脂苯酚与甲醛的聚合物酚醛树脂(热塑性)酚醛模塑料(PF2C3-431)酚醛模塑料(PF2C5-631)英文别名 ResoleP-F-R-2NovolacPhenolic ResinPhenol formaldehydePhenol formaldehyde resinPhenol-formaldehyde resinFormaldehyde,phenol polymerPhenol,formaldehyde polymerPhenol Formaldehyde Resin,ResolParaformaldehyde, phenol polymerPhenol Formaldehyde Resin,NovolacPhenol, polymer with formaldehydeParaformaldehyde,formaldehyde,phenol polymerCAS 9003-35-4化学式 (C6H6O·CH2O)x分子量 124.0524InChI InChI=1/C8H6O2/c1-6-4-3-5-7(10-2)8(6)9/h1-5,9H物化性质 通常指由苯酚或其同系物（如甲酚、二甲酚）和甲醛作用而得的液态或固态产品。根据所用原料的类型、酚与醛的配比、催化剂的类型的不同，可制得热塑性和热固性两类不同的树脂。热塑性酚醛树酯（诺伏腊克树脂，novolak resin）受热时仅熔化而不能变为不溶不熔状态。但在加入固化剂（如六亚甲基四胺）后则能转变为热固性，以三官能或二官能酚类为原料，在酚的用量（摩尔）超过醛的用量（摩尔）和酸性催化剂条件下生成。热固性酚醛树脂（thermosetting phenolic resin)受热后变为不溶不熔状态。酚醛树脂耐酸、耐碱、耐热。产品用途 用作氯丁胶粘剂的增粘树脂，丁基橡胶的硫化剂。贮存于阴凉、通风的库房内，远离火种、热源。

酚醛树脂 - 性质可信数据它是水溶性和水乳性苯酚一甲醛树脂。其最大特点是在使用过程中可以用水代替大量有机溶剂，消除溶剂的污染并可降低成本。

最后更新：2024-01-02 23:10:35酚醛树脂 - 制法可信数据采用苯酚与甲醛在碱性催化剂，如碱金属、碱土金属氧化物或氢氧化物等存在下，适当控制反应终点，缩合而成。由于氢氧化物影响电性能，反应后期需用酸中和并脱盐。用作电绝缘材料的树脂一般采用有机胺，如三乙胺、三亚乙基四胺、六亚甲基四胺等固化剂。

 

最后更新：2022-01-01 11:09:07酚醛树脂 - 用途可信数据水溶性酚醛树脂可作为玻璃布、棉布、纸基层压板、纤维板、胶木板、刨花板等的胶黏剂，玻璃纤维浸润剂中的成膜组分，以及各种涂料组分。

最后更新：2022-01-01 11:09:08酚醛树脂 - 安全性可信数据树脂的生产原料，对人体的皮肤和黏膜有不同程度的刺激，可引起皮肤过敏反应和炎症；同时还要注意树脂粉尘对人体的危害，长期吸入高浓度的树脂粉尘，会引起肺部的病变。大部分树脂都具

有共同的危险特性：遇明火、高温易燃，与氧化剂接触有引起燃烧危险。因此，操作人员要改善操作环境，将操作区域与非操作区域有意识地划开，尽可能自动化、密闭化，安装通风设施等。

最后更新：2022-01-01 11:09:08

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保温彩钢板具有自重轻、保温隔热出色、承载力强、色泽鲜艳、安装灵活、造价低等特点，从二十世纪80年代开始广泛应用于工业厂房、仓库、机场、体育场馆、商务楼、停车场和民用住宅等建筑，在发达国家的应用更为广泛。保温彩钢板具有质轻、节省场地、造价低、施工周期短、安全可靠、造型优美等优势。其中，保温芯材使用的传统材料是聚氨酯和聚苯乙烯或玻璃棉、岩棉。随着建筑技术发展，芯材已开始向节能、环保和防火等综合性能更加优化方向发展。国内最早生产经营彩钢板的企业正在纷纷寻找新的芯材替代材料，酚醛泡沫塑料是其待选材料之一。历史原因播报编辑相对于发达国家，我国建筑能耗较高，能源浪费严重。因此，建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾、改善环保条件、减轻环境污染、促进经济持续发展的一项直接的、廉价的系统工程，其中房屋隔热是这一系统工程中的重要一环。根据《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，现有城镇建筑需进行节能改造的约有100亿平方米，仅屋顶隔热材料每年就需消耗1亿多平方米，墙体材料就更多。酚醛泡沫塑料在隔热、防渗水、防火等方面远胜于其他保温材料，因此，酚醛泡沫塑料在房屋隔热方面的市场也一定会打开，并且在美国、日本、俄罗斯以及欧洲国家，都有这方面成功的先例可借鉴。 石油化工管道用保温材料 石油化工是国民经济基础产业，需大量的各种管道支撑起一系列工艺过程。为了满足生产要求，节约能源，改善劳动条件，工艺管道都需要进行隔热处理。石油化工行业使用的传统保温材料在耐候性、耐腐蚀、环保、防火等方面大多存在这样或那样的缺陷。用酚醛泡沫塑料替代则可避免。例如，上海高桥化工厂、高桥精细化工厂在生产中已经采用酚醛泡沫塑料替代原来的保温材料，并取得了很好的节能效果。石油化工行业每年进行的例行检修，需要的保温材料总量达10万～20万立方米，每年新建项目使用的保温材料达到5万～15万立方米。因此，全行业保温材料需求量较大。分类播报编辑微孔间互相连通的称为开孔型泡沫塑料，互相封闭的称为闭孔型泡沫塑料。泡沫塑料有硬质、软质两种。按美国试验和材料学会标准，在18～29℃温度下，在时间为5s内,绕直径2.5cm的圆棒一周,如不断裂,测试样属于软质泡沫塑料；反之则属硬质泡沫塑料。泡沫塑料还可分为低发泡和高发泡两类。通常将发泡倍率（发泡后比发泡前体积增大的倍数）小于5的称为低发泡,大于5的称为高发泡。发泡方法无论采用什么方法发泡，其基本过程都是：①在液态或熔态塑料中引入气体，产生微孔；②使微孔增长到一定体积；③通过物理或化学方法固定微孔结构。按照引入气体的方式，发泡方法有机械法、物理法和化学法。机械法：借助强烈搅拌，把大量空气或其他气体引入液态塑料中。工业上主要用此法生产脲醛泡沫塑料，可用作隔热保温材料或影剧中布景材料（如人造雪花）。物理法：常将低沸点烃类或卤代烃类溶入塑料中，受热时塑料软化，同时溶入的液体挥发膨胀发泡。如聚苯乙烯泡沫塑料，可在苯乙烯悬浮聚合时，先把戊烷溶入单体中，或在加热加压下把已聚合成珠状的聚苯乙烯树脂用戊烷处理，制得所谓可发泡性聚苯乙烯珠粒。将此珠粒在热水或蒸汽中预发泡，再置于模具中通入蒸汽，使预发泡颗粒二次膨胀并互相熔结，冷却后即得到与模具型腔形状相同的制品（见图）。它们广泛用作保温和包装中防震材料。也可采用挤出成型法，此时，既可使用可发泡珠粒，将其一次发泡挤出成片材；也可使用普通聚苯乙烯粒料，在挤出机适当部位加入卤代烃，使之与塑料熔体混合均匀，当物料离开机头时即膨胀发泡。挤出法常用于制片材或板材，片材经真空吸塑成型可制成食品包装盒和托盘等。聚乙烯也可用类似方法制得挤出发泡制品。引入气体的物理方法还有溶出法、中空微球法等。溶出法是将可溶性物质如食盐、淀粉等和树脂混合，成型为制品后，再将制品放在水中反复处理，把可溶性物质溶出，即得到开孔型泡沫制品，多用作过滤材料。中空微球法是将熔化温度很高的空心玻璃微珠与塑料熔体相混，在玻璃微珠不致破碎的成型条件下，可制得特殊的闭孔型泡沫塑料。化学法：可分为两类：① 采用化学发泡剂，它们在受热时分解放出气体。常用的化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、N，N′－二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠等。许多热塑性塑料均可用此法作成泡沫塑料。例如聚氯乙烯泡沫鞋，就是把树脂、增塑剂、发泡剂和其他添加剂制成的配合料，放入注射成型机中，发泡剂在机筒中分解，物料在模具中发泡而成。泡沫人造革则是将发泡剂混入聚氯乙烯糊中，涂刮或压延在织物上，连续通过隧道式加热炉，物料塑化熔融、发泡剂分解发泡、经冷却和表面整饰，即得泡沫人造革。硬质聚氯乙烯低发泡板材、管材或异型材则用挤出法成型，发泡剂在机筒中分解，物料离开机头时，压力降到常压，溶入气体即膨胀发泡，如果发泡过程与冷却定型过程配合得当，就可得到结构泡沫制品。② 利用聚合过程中的副产气体，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，当异氰酸酯和聚酯或聚醚进行缩聚反应时，部分异氰酸酯会与水、羟基或羧基反应生成二氧化碳。只要气体放出速度和缩聚反应速度调节得当，即可制是泡孔十分均匀的高发泡制品。聚氨酯泡沫塑料有两种类型，软质开孔型形似海绵，广泛用作各种座椅、沙发的座垫以及吸音、过滤材料等；硬质闭孔型则是理想的保温、绝缘、减震和漂浮材料。用途20世纪60年代发展起来的结构泡沫塑料，以芯层发泡、皮层不发泡为特征，外硬内韧，比强度（以单位质量计的强度）高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建筑和家具工业中。聚烯烃的化学或辐射交联发泡技术取得成功，使泡沫塑料的产量大幅度增加。经共混、填充、增强等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更优良的综合性能，能满足各种特殊用途的需要。例如用反应注射成型制得的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料，已用作飞机、汽车、计算机等的结构部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，质轻而耐高温，已用于航天器中。性能播报编辑泡沫塑料与纯塑料相比，具有密度低，质轻，比强度高，其强度随密度增加而增大，有吸收冲击载荷的能力，有优良的缓冲减震性能，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。产品特点播报编辑(1)容重很低，可减轻包装重量，降低运输费用；(2)具有优良的冲击、振动能量的吸收性，用于缓冲防震包装能大大减少产品的破损；(3)对温、湿度的变化适应性强，能满足一般包装情况的要求；(4)吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性；(5)导热率低，可用于保温隔热包装，如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等；(6)成型加工方便，可以采用模压、挤出、注射等成型方法制成各种泡沫衬垫、泡沫块、片材等。容易进行二次成型加工，如泡沫板材经热成型可制成各种快餐容器等。另外，泡沫塑料块也可用粘合剂进行自身粘接或与其它材料粘接，制成各种缓冲衬垫等。设计选用要点播报编辑模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS)板(1) 自重轻，且具有一定的抗压、抗拉强度，靠自身强度能支承抹面保护层，不需要拉接件，可避免形成热桥。(2) EPS板在密度30～50 kg/m的范围内，导热系数值最小；在平均温度10℃，密度为20kg/m时，导热系数为0.033～0.036W/(m·K)；密度小于15 kg/m时，导热系数随密度的减小而急剧增大；密度15～22 kg/m的EPS板适合做外保温。(3) 用于外墙和屋面保温时，一般不会产生明显的受潮问题。但当EPS板一侧长期处于高温高湿环境，另一侧处于低温环境并且被透水蒸气性不好的材料封闭时；或当屋面防水层失效后，EPS板可能严重受潮，从而导致其保温性能严重降低。(4)用于冷库、空调等低温管道保温时，必须在EPS板外表面设置隔汽层。挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 (XPS)板(1) 具有特有的微细闭孔蜂窝状结构，与EPS板相比，具有密度大、压缩性能高、导热系数小、吸水率低、水蒸气渗透系数小等特点。在长期高湿度或浸水环境下，XPS板仍能保持其优良的保温性能，在各种常用保温材料中，是唯一能在70%相对湿度下两年后热阻保留率仍在80%以上的保温材料。(2) 由于XPS板长期吸水率低，特别适用于倒置式屋面和空调风管。(3) 还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能。硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR)(1) 使用温度高，一般可达100℃，添加耐温辅料后，使用温度可达120℃。(2) 聚氨酯中发泡剂会因扩散作用不断与环境中的空气进行置换，致使导热系数随时间而逐渐增大。为了克服这一缺点，可采用压型钢板等不透气材料做面层将其密封，以限制或减缓这种置换作用。(3) 现场喷涂聚氨酯泡沫塑料使用温度高，压缩性能高，施工简便，较EPS板更适于屋面保温。(4) 用于管道（尤其是地下直埋管道）和屋面保温时，应采取可靠的防水、防潮措施。同时应考虑导热系数会随时间而增大，尽量采用密封材料作保护层。(5) 由于使用温度较高，多用于供暖管道保温。(6) 发烟温度低，遇火时产生大量浓烟与有毒气体，不宜用作内保温材料。(7) 虽然吸水率较低，但作为保温材料，绝不能兼做防水材料。聚乙烯泡沫塑料(PE)(1) 几乎不吸水和几乎不透水蒸气，长期在潮湿环境下使用不会受潮，因而导热系数能够保持不变(EPS、PUR、PF等无法与之相比)，并且为软质泡沫塑料，具有很好的柔韧性。(2) 压缩性能较差，受压状态下使用时存在压缩蠕变。(3) 适用于低温管道和空调风管。酚醛泡沫塑料(PF)(1) 各项性能和价格与聚氨酯相当，只是压缩性能较低；但是由于它的耐温性和防火性能远远优于聚氨酯，所以特别适用于高温管道和对防火要求严格的场合。(2) 耐热性、阻燃性远远优于聚氨酯及其他泡沫塑料，长期使用温度可高达200℃，允许间歇温度高达250℃。(3) PF氧指数高达50%，烟密度等级（SDR）为4，在空气中不燃，不熔融滴落。按GB 9978-90进行耐火试验时，试件无明显变形，无窜火现象。尿素甲醛现浇泡沫塑料(UF)(1) 耐老化、耐霉菌，干燥后对金属不腐蚀。(2) 适用于夹心墙体和空心砌块填充保温。(3) 硬化过程中有水分释放，故其外围材料应有良好的透水蒸气性，以使硬化泡沫充分干燥；如果应用空间长期处于潮湿状态，或者材料不是用于保温而是保冷，则应对潮湿问题特别加以考虑。(4) 在干燥过程中收缩较大（干燥收缩率不大于4%），材料中有可能产生裂缝，而且在材料与空间的接触面处容易产生松脱现象。如果不允许有此种现象发生，应事先向材料供应商提出。(5) 存在甲醛释放问题。应用播报编辑湿法酚醛泡沫的主要应用是作绝缘材料，例如以板材和夹心嵌板的形式用于建筑业，用于制造保温货车、卡车和船舱，也可用于低温绝缘。湿法酚醛泡沫还可以作为吸声板；它特别适于制造泡沫炭，此泡沫炭可耐3300℃的高温，是一种非常好的耐火绝缘材料；玻璃纤维增强的酚醛泡沫可作为盛有可裂变材料容器的包装材料，例如，密度为96kg/m³的玻璃纤维/酚醛泡沫在运输中对盛有六氟化铀的钢瓶起保护作用，一方面防震，另一方面在高达1200℃的情况下，防止火灾发生。用硼酸-草酸作固化剂制得的泡沫塑料还可大大衰减中子流。此外，湿法酚醛泡沫还大量用于鲜花展览和运输，将鲜花插入吸饱水的酚醛泡沫塑料中可延长花卉的寿命。干法酚醛泡沫可用于隔声、隔热，例如铝板/低密度ΦK-20泡沫复合件可作为战车的隔板，将发动机包围起来，以减少热和噪声对车内人员的危害。铝板/高密度ΦK-20泡沫复合件可作为战车的吊篮底盘，以减轻重量。此外，铝板/ΦK-20泡沫复合件还可作导弹的尾翼。其他用途同湿法酚醛泡沫。酚醛泡沫是一种品质优良的保温材料，在其他保温领域已经有了广泛了应用，但在建筑外墙保温行业确是方兴未艾。采用酚醛泡沫保温装饰板作外墙保温材料，可同时满足绝热和防火的要求，其作为封闭与控制火势的材料用于公共建筑，就能够从根本上杜绝有机易燃材料、无机材料的粉尘和细小纤维污染给人们带来的安全和健康双重危害。 [1-2]新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

科学网—中科大俞书宏院士团队：振兴传统酚醛树脂打造多功能先进材料平台 - 材料研究述评（英文）的博文

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中科大俞书宏院士团队：振兴传统酚醛树脂打造多功能先进材料平台

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2024-3-4 10:01

|个人分类:AMR Account|系统分类:论文交流

中科大俞书宏院士团队：振兴传统酚醛树脂打造多功能先进材料平台近日，中国科学技术大学的俞书宏院士团队的AMR述评文章“Revitalizing Traditional Phenolic Resin toward a Versatile Platform for Advanced Materials”在线发表。文章总结了传统的酚醛树脂在低维纳米材料和宏观尺度轻质多孔新材料（包括气凝胶、仿生木材）合成、调控和应用方面的研究进展，并展望了这种传统聚合物在制备高附加值新材料方面所面临的挑战和机遇。关键词：酚醛树脂、纳米材料、气凝胶、复合材料、仿生材料1 文章内容简介酚醛树脂，是人类历史上第一种合成塑料，至今拥有一百多年的历史。酚醛树脂是通过酚和醛的缩聚反应合成的高分子材料，在民用设备、建筑材料、装饰品和军工业等领域得到广泛应用。尽管自上个世纪以来，新型高性能工程塑料的持续涌现加速了酚醛树脂的替代，但它仍以其卓越的机械性能、电绝缘性、防火性和化学稳定性而闻名。幸运的是，蓬勃发展的纳米技术为这个有着世纪历史的传统材料提供了“老树发新芽”的机遇，通过利用酚、醛化学特性（酚的高活性、酚羟基的强电子亲和性或醛的还原能力），可以在微观尺度上设计和控制纳米/微米结构和化学组成，从而产出了一系列结构精美的功能纳米复合材料，并且所展现出的性能远超传统的酚醛块状产品，极大地提高了酚醛树脂的性能和附加值。因此，如何充分理解酚醛化学在纳米结构构筑中的作用，对于进一步提升酚醛树脂的附加值、开发新型的功能纳米材料具有重要意义。本篇述评系统地总结了本实验室在过去十五年中在酚醛基低维纳米材料和宏观新材料的设计、合成方法、结构调控和应用方面所开展的研究工作。同时，呼吁给予这一传统材料更多关注，相信它伴随着新技术的发展可以给我们带来新的惊喜，也期望能够激发更多关于酚醛化学在更广泛的跨学科应用方面的探索。本文首先简要介绍酚醛树脂的基本性质，然后描述酚醛树脂向多尺度多维度功能材料的演变。酚醛新材料可以根据水热合成、自组装和冻干铸造等方法，被归类为低维纳米材料（纳米球、纳米线、纳米片等）和宏观多孔块状新材料，在多尺度上调控合成可产生各种复杂结构，如核壳纳米球、纳米电缆和类似木材的取向多孔结构等，此类材料在能源存储、生物医学工程、防火、热绝缘和污染物处理等领域具有广泛的应用前景。2 AMR：请问您选择该领域的初心是？作者团队：酚醛树脂是一种传统的材料，我们团队从2006年就开始研究酚醛纳米材料，经过20年的坚持不懈的努力，研制了一系列基于酚醛的新材料。我们一直认为，材料研究不能盲目追求热点，如果能够静下心来，就会发现我们身边有很多好的材料，关键是如何合理的设计和使用。酚醛树脂来源广泛，合成简单，在合成过程中有很大的调控空间，因而可以获得意料之外的新材料，而正是这种兴趣激励着我们前行。3 AMR：您认为该领域当前最值得关注/最有争议的研究热点是什么？作者团队：酚醛树脂材料因为涉及醛类单体（主要是甲醛），导致大家普遍的“谈醛色变”，认为这种材料毒性很大，其实这是大家对酚醛树脂的误解。酚醛树脂材料本身是无毒的，甚至能够展现出一定的生物活性，能够用于细胞成像等领域，真正有毒的是其单体酚和醛，但其聚合后则无毒。很多常见的塑料都有类似的情况，比如密胺树脂（食堂里常见的美耐皿餐具）、聚丙烯酰胺凝胶等等，这些材料都在被广泛使用，我们不能因为其一点缺点就将其一棍子打死。酚醛树脂这种材料具有很好的综合性能（力学、电学、耐腐蚀、防火等等），是一种很好的工程塑料，如何合理的利用和避免有毒单体残留或释放才是酚醛树脂新材料研究中应该认真考虑的问题。4 AMR：您对该领域有何种发展愿景？作者团队：酚醛树脂是第一种人工合成和工业化的塑料，其工业化生产早已成熟，中国酚醛树脂的产量在全球的占比约为 30%，是世界上最大的酚醛树脂生产国和消费国。如此庞大的产量为我们开发酚醛新材料提供了极好的契机，酚醛新材料，比如酚醛气凝胶具有优异的隔热和防火性能，如果能代替传统的保温泡沫材料，将极大地降低采暖能源消耗，提供建筑物的防火安全性，我们希望未来能够开发简单的气凝胶生产工艺，推动酚醛气凝胶的普及和应用。作者团队简介南方科技大学 / 中国科学技术大学中国科学院院士 俞书宏俞书宏，中国科学院院士。现任南方科技大学理学院院长、创新材料研究院院长、化学系/材料科学与工程系讲席教授，新基石研究员。长期从事无机材料的仿生合成、组装及功能化应用研究，以通讯作者和第一作者在包括Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology等国际刊物上发表学术论文550余篇，撰写《低维纳米材料制备方法学》专著1部（科学出版社）。研究工作多次被 Nature、Science、Scientific American、C&ENs等选为研究亮点，被SCI引用逾7.9万余次，H因子158，2014~2023年连续入选全球高被引作者名录。获得的奖励和荣誉包括：2010年、2016年以第一完成人两次获得国家自然科学二等奖，2022年教育部自然科学一等奖，2021年中国科学院杰出科技成就奖、2020年第二届全国创新争先奖章、2018年安徽省重大科技成就奖。曾获国际水热-溶剂热联合会Roy-Somiya奖章、中国化学会-德国巴斯夫公司青年知识创新奖、英国皇家化学会《化学会评论》新科学家奖、第十届中国青年科技奖等奖励或荣誉。现任The Innovation Materials主编、英国皇家化学会Mater. Chem. Front.主编，EnergyChem, eScience副主编，担任Acc. Mater. Res., Adv. Mater., Natl. Sci. Rev., Matter, Nano Letters等二十余种国际刊物编委或顾问编委。中国科学技术大学特任副研究员 于志龙于志龙，于2017年在中国科学技术大学获得博士学位，师从俞书宏院士，主要研究方向为酚醛树脂基轻质多孔新材料的设计、制备与应用研究，开发了多种隔热防火一体化的酚醛树脂气凝胶材料和轻质高强的仿生人工木材，以第一/共一/通讯作者在Sci. Adv., JACS，Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem等期刊发表论文16篇，研究成果受到Science News、Nat. Rev. Chem.、C&E News、Scientific American、Newsweek等众多学术刊物和媒体的关注，曾入选2017年度国家博士后创新人才支持计划，荣获2022年教育部自然科学一等奖（排名4/6）。2024年以准聘教授身份加入西北工业大学的化学与化工学院。扫码阅读俞书宏院士团队的精彩Account文章：Revitalizing Traditional Phenolic Resin toward a Versatile Platform for Advanced MaterialsZhi-Long Yu, Yu-Cheng Gao, Bing Qin,Zhi-Yuan Ma, and  Shu-Hong Yu*原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00194投稿指南目前Accounts of Materials Research的投稿主要基于编辑团队的邀请。如您有意投稿，请先按照Author Guidelines的要求准备并投递proposal， 编辑团队会对您的proposal进行评审。如果proposal被接受，我们将向您发送投稿邀请。扫码阅读作者指南，下载proposal form：

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