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酚醛樹脂及塑料

2017-10-28 15:05:43

若升高溫度使反應繼續(xù)進行則轉變?yōu)椴蝗懿蝗鄣捏w型結構的丙階PF,不含或很少含能被丙酮抽提出來的低分子。因而,在塑料件加工廠生產中,通過控制反應溫度來控制各種反應速率,使反應在丙階段前停止下來,合成適合于各種用途的體型PF。如反應控制在甲階段,可制得水溶性的PF,用于膠接木材、制造膠合板等。若反應控制在乙階段,可用作清漆、涂層等。
 
PE是熱固性樹脂,合成反應完全遵循體型縮聚的反應規(guī)律。為了能形成體型結構的聚合物,所使用的酚和醛兩類單體的官能度總數(shù)不應小于5.常用的甲醛表現(xiàn)為2管能度,苯酚與甲醛反應主要發(fā)生在鄰位和對位,可視作3官能度的單體。此外,酚醛塑料的合成中有時還用到糠醛和甲苯醛等。
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當用堿作催化劑,苯酚與甲醛摩爾比為0.8:1時,苯酚與甲醛生成的羥甲基酚是穩(wěn)定的,能繼續(xù)生成二羥甲基酚和三羥甲基酚,然后,這些產物再縮聚,生成具有游離羥甲基的PF。該樹脂稱為甲階PF,能溶于酒精、丙酮及堿的水溶液中。由于它含有較多的可進一步反應的羥甲基和反應活性點,受熱時逐步轉變?yōu)橐译APF,不溶于堿液中,可部分或全部溶解于丙酮或酒精中。
 
PF的合成與所使用的催化劑類型、苯酚與甲醛的比例均有很大關系,通過控制這兩個因素,可獲得兩類不同的PF。一類是在酸性催化劑存在下,由過量苯酚與甲醛縮聚而制得的酸法PF,又稱為線型PF或熱塑性PF,在進一步的固化過程中必須加入固化劑;另一類是堿法PF,它是堿性催化劑存在下,由過量甲醛與苯酚縮聚而制得的熱固性PF,又稱體型PF。這兩類樹脂的合成和固化原理不同,分子結構和用途也不同。
 
縮聚反應制得的線型PF分子中不存在自身能進一步反應的基團,即使在加熱條件下也不能形成體型結構。但是,由于其分子中尚有未反應的活性點,一旦補充加入可與之反應的單體,則縮聚反應可繼續(xù)進行,直到轉變成體型結構為止。因而,這種線型PF通常需加入固化劑制成酚醛塑料粉,供成型加工使用。
 
酚醛樹脂是由酚類與酚類縮聚制得的聚合物,是合成樹脂中發(fā)現(xiàn)最早、最先實現(xiàn)工業(yè)化生產的樹脂品種,迄今已有近百年的歷史。由于原料易得,合成簡便,價格低廉,制成的酚醛塑料具有良好的電性能、力學性能、耐熱性能和化學穩(wěn)定性,因而,在塑料生產中至今仍占有相當重要的地位。尤其是改性和成型加工技術的進步,使這一古老的樹脂品種不斷有新的發(fā)展,出現(xiàn)了適應于注塑成型的快速固化PF及其他眾多的改性新品種。
 
六亞甲基四胺是酸法PF最常用的固化劑。它是氨與甲醛的加成物,外觀為白色晶體,在溫度超過100℃時會發(fā)生分解,從而與塑料件加工PF發(fā)生反應。盡管六亞甲基四胺與PF的固化機理尚待研究,但一般認為固化時六亞甲基四胺中任何一個氮原子上連接的三個化學鍵可依次打開,與三個線型PF分子鏈上活性點反應,形成交聯(lián)結構。
 
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