酚醛树脂的应用

酚醛树脂的发展概述

侯远东

（河北化工医药职业技术学院，方兴路88号 050026）

摘 要：酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。是最古老的合成树脂，因其具有较高的机械强度，耐热性好，难燃、低毒、低发烟，可与其它多聚物共混，实现高性能化。本文主要介绍酚醛树脂的生产销售状况、发展趋势。

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产品介绍

酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂为酚醛树脂。其中以苯酚和甲醛缩聚而得的酚醛树脂最为重要。

酚醛树脂综合性能优良，是一种人工合成的最古老树脂，拥有近百年的使用历史。早在1872年德国化学家拜耳（A,Baeyer）首先发现了酚和醛在酸的存在下反应可以得到结晶的产物，但当时没有对其开展研究。接着化学家克莱堡（W,Kleeberg,1891）和史密斯(A,Smith,1899)对这个反应进行了研究。进入20世纪，1902年布卢默（B.Blumer）合成了第一个商业化酚醛树脂，命名为Laccain 。然而直到1905～1907，被称为酚醛树脂创始人的美国化学家巴克兰（L.H.Baekeland）才对酚醛树脂进行了系统而广泛的研究，并于1907年申请了关于酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，而且于1910年10月10日成立了Bakelite公司。巴克兰的功绩不仅首次合成了交联的聚合物，而且发现了树脂的模压过程，实现了酚醛树脂的实用化，这对酚醛树脂的生产和应用起了很重大的作用。因此此年（1910年）定为酚醛树脂元年（或者合成高分子元年），巴克兰被成为酚醛树脂之父【1】。

由于酚醛树脂原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且制品具有优异的机械性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性，因此其成为工业部门不可缺少的材料，具有广泛的用途[2]。

酚醛树脂的性质

（1）物理性质

物理性质：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，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，比重1.25~1.30。液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。

（2）化学性质

对水、弱酸、弱碱溶液稳定。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。

醛树脂工业的发展史

酚醛树脂工业的发展史用化学合成的方法得到并被实际应用的第一个合成高分子材料，是美国Baekeland发明的酚醛树脂，至今已有百年历史。酚类化合物与醛类化合物缩聚反应得到的产物称为酚醛树脂，其中以苯酚和甲醛缩合聚合反应得到的酚醛树脂最重要，其工业产品产量最大，用途最广。酚醛树脂具有价格低廉、力学性能和耐热性好、阻燃、燃烧发烟少的优良性能，所以在国防、工农业、建筑、交通等领域得到广泛应用，但是也存在脆性大、收缩率高和不耐碱等缺点。20世纪40年代后，合成酚醛树脂的方法趋于成熟并多元化，出现许多改性酚醛树脂，综合性能明显提高，其也发展到航空航天工业。20世纪70年代出现许多热固性和热塑性树脂，如乙烯基树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、ABS等，其量大、应用范围广，使酚醛树脂的发展受到一定限制。但是在这期间各国学者和企业界仍然对酚醛树脂进行深入研究，使酚醛树脂在化学合成、产品改性、树脂加工工艺和应用领域都有长足的发展，逐步向高性能、专用化方向发展，并取得实效。20世纪80年代以后，随着经济繁荣、交通发达，建筑业兴旺，对酚醛树脂的社会需求明显增加，促使它在生产规模、品种数量和质量性能等方面都逐年提高，近年来仍旧保持很好的发展态势。特别是欧洲、美国和El本在军事工业领域正在越来越多地研究应用高性能酚醛树脂复合材料。我国的酚醛树脂生产已有50多年的历史，1946年上海塑料厂开始有生产。建国后逐渐有几十家工厂陆续投入生产，但是规模小，产品档次低，大部分只能生产普通型工业品。近20年随着我国经济的迅速发展，市场对各种类型酚醛树脂持续增长的需求，使得酚醛树脂在生产规模、应用领域和研究成果等方面都稳定增长。酚醛树脂的产品结构调整正在进行，技术进步的力度加大，产品的技术含量逐步增加。酚醛树脂作为三大热固性树脂之一，由于原料简单易得，树脂的机械强度高、耐高温蠕变性优良、电绝缘性好、耐烧蚀、耐热性好、阻燃以及成型加工性好等优良性能，所以得到广泛应用。

酚醛树脂应用

酚醛树脂原料价格便宜，生产工艺简单成熟，制造及加工设备投资少，成型容易。挝脂既可混入无机或有机填料制成模塑料，也可湿渍织物制成层压制品，还可作工业用树脂广泛用于摩擦材料、研磨材料、绝热绝缘材料、壳模铸造、木材加工和涂料等领域。经过改性的酚醛树

脂作为耐高温的胶粘剂和基体材料正广泛应用于航空、宇航及其它尖端技术领域。酚醛树脂机械强度高、耐热性好、耐漏电、斛电虎阻燃和尺寸稳定性好的优良特点．正加大力度促进其在国防领域的应用[7]。

酚醛树脂的现状及发展

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[8]。

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。新酚醛树脂(xylok)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[9]。

新酚醛树脂制品可在250℃下长期使用，制品耐湿耐碱。新酚醛树脂可做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[10]。

参考文献：

[1] 李晓林，罗朝霞，张立群.热固性酚醛树脂的合成与性能研究[J].热固性树脂.2007；

22(2):27——30.

[2] 倪礼忠，周权.高性能树脂基复合材料[M].上海:华东理工人学出版社.2010, 36-37.

[3] 陈精明,敖文亮,吴晓卫,朱文元.甲阶酚醛树脂的合成研究进展[J]. 热固性

脂.2004,19(6):31——34.

[4] 徐文凤.苯酚与甲醛加成反应机理理论研究[D].云南大学硕士研究生学位论文.2012.

[5] Klamt, A. Conductor-like Screening Model for Real Solvents: A New Approach to the Quantitative Calculation of Solvation Phenomena[J]. J. Phys. Chem. 1995, 99: 2224-2235.

[6] 薛斌，张兴林.酚醛树脂的现代应用及发展趋势.热固性树脂.2007.22（4）：47——50.

[7] 唐路林，李乃宁，吴培熙.高性能酚醛树脂及其应用技术[M].北京:化学工业出版社，

2007:1——2.

[8] 朱永茂.2004——2005年国外酚醛树脂及塑料工业进展[J]热固性树脂.2006,21(3):29

——34.

[9] 诸德棋.国内酚醛树脂及塑料工业现状和发展方向.热固性树脂. 2004.19(1):42——44.

[10] 张洋，酚醛树脂的现状与进展[J]万方数据2005年第4期,27-29