酚醛樹脂的合成(1)

1、.1酚醛樹脂的合成.2目錄n1.有機(jī)化合物的概念n2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)n3.有機(jī)化合物的分類n4.酚醛樹脂的合成.3一有機(jī)化合物概念(1)有機(jī)化合物：有機(jī)化合物：通常稱含C元素的化合物為有機(jī)化合物，簡稱有機(jī)物，但碳的氧化物、碳酸鹽、氰化物、硫氰化物等除外。氰化鉀(KCN) 氰酸銨(NH4CNO)尿素(H2NCONH2) 碳化硅(SiC)乙炔(C2H2) 醋酸(2)有機(jī)化學(xué)：有機(jī)化學(xué)：研究有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備方法與應(yīng)用的科學(xué)。.4（3）有機(jī)化合物的基本概念）有機(jī)化合物的基本概念A(yù).烴：僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物，又稱為碳?xì)浠衔?。烴的衍生物：烴分子里的氫原子被其他原子或原子

2、團(tuán)取代而衍變成的有機(jī)物。B.基：有機(jī)物分子中去掉某些原子或者原子團(tuán)后剩下的原子團(tuán)。注意：基不帶電荷，呈電中性。有未成對電子存在。不穩(wěn)定，不能單獨(dú)存在。如：OH(羥基)電子式：OH(氫氧根)電子式：必須掌握的烴基包括：甲基(CH3)、乙基(C2H5)、正丙基(CH2CH2CH3)、異丙基CH(CH3)2等。元素周期表.jpg.5C.官能團(tuán)：決定化合物特殊性質(zhì)的原子或原子團(tuán)。必須掌握的官能團(tuán)包括：碳碳雙鍵(C=C)、碳碳三鍵(CC)、鹵素原子(X)、羥基(OH)、醛基(CHO)、羧基(COOH)、酯鍵(COO)、氨基(NH2)、肽鍵(CNHO)、硝基(NO2)等。注意：苯環(huán)不是官能團(tuán)。元素周期表.

3、jpg.6二、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)二、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)1碳原子的成鍵特點(diǎn)(1)每個C不但可與其他原子形成四個共價鍵，而且C與C間也可形成共價鍵；(2)C原子間不僅可以形成 ，還可以形成 與(3)多個C原子間可以形成長短不一的C鏈，C鏈中帶有支鏈；還可以結(jié)合成C環(huán)，且C鏈與C環(huán)也可結(jié)合；在計算碳原子的化合價時一般先算出別的原子的總化合價，在有機(jī)物中H：1價、O：2價、N(氨基中)：3價、X(鹵素)：1價。.73有機(jī)化合物的分類(1)按照構(gòu)成有機(jī)化合物分子的碳的骨架來分.8(2)按照有機(jī)物的特性和官能團(tuán)來分烴類別通式官能團(tuán)代表物烷烴CnH2n2(n1)CH4烯烴CnH2n(n2

4、) (單烯烴)炔烴CnH2n2(n2) (單炔烴)CCHCCH苯及同系物CnH2n6(n6) (不包括萘等).9烴的衍生物.10合成酚醛樹脂合成酚醛樹脂.11n酚醛樹脂酚醛樹脂：酚類化合物，醛類化合物縮聚產(chǎn)物的通稱。 其中以苯酚、甲醛縮聚而成的酚醛樹脂最重要。合成條件 酚醛樹脂的合成及固化符合體型縮聚規(guī)律。 體型縮聚：某一2官能度單體和另一個2以上官能度單體縮聚，將交聯(lián)成體型高聚物。單體分子在發(fā)生聚合反應(yīng)時，參加反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)目或某些功能團(tuán)在化學(xué)反應(yīng)中所具有的反應(yīng)能力，也就是在反應(yīng)體系中實(shí)際起反應(yīng)的單體的官能團(tuán)數(shù)。例1： 2HOOC-（CH2）4-COOH HO-（CH2）4-OH.12 酚醛

5、樹脂所用的原料有： 醛類(2官能度單體) ：常用甲醛 酚類(多官能度單體)：如 苯酚 三官能度 ； HCHOOH為什么苯酚（俗稱石炭酸）苯酚（俗稱石炭酸）1,熔點(diǎn)熔點(diǎn)40.9，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)181.7，無色針狀晶體；，無色針狀晶體； 2,有特殊氣味，在空氣中易氧化呈微紅色；有特殊氣味，在空氣中易氧化呈微紅色；3,有毒，對皮膚有刺激性和腐蝕性，易滲入皮膚；有毒，對皮膚有刺激性和腐蝕性，易滲入皮膚；4,能溶于極性和非極性溶劑中，如乙醇，苯，甲醛水溶液；能溶于極性和非極性溶劑中，如乙醇，苯，甲醛水溶液；5,在水中部分溶解，溶解度隨溫度增高而增大，當(dāng)在水中部分溶解，溶解度隨溫度增高而增大，當(dāng)T65時，時，

6、 能與水以任意比例互溶。能與水以任意比例互溶。甲醛（又稱蟻醛）甲醛（又稱蟻醛）物理性質(zhì)：無色氣體，有特殊刺激氣味；物理性質(zhì)：無色氣體，有特殊刺激氣味； 易溶于水、醇、二甲苯等中；易溶于水、醇、二甲苯等中； 水溶液最高濃度達(dá)水溶液最高濃度達(dá)55%，40%的水溶液稱福爾馬林的水溶液稱福爾馬林 （無色透明）（無色透明）化學(xué)性質(zhì)：常溫下極易聚合生成高分子量的聚合體化學(xué)性質(zhì)：常溫下極易聚合生成高分子量的聚合體 聚甲醛，呈白色粉末聚甲醛，呈白色粉末狀。狀。.13 影響縮聚的因素：影響縮聚的因素： 醛醛:酚酚1(摩爾比摩爾比) 堿催化：堿催化：可以人為控制縮聚反應(yīng)程度。如可控制在可溶，可熔階段可以人為控制縮

7、聚反應(yīng)程度。如可控制在可溶，可熔階段的熱固性酚醛樹脂或一階酚醛樹脂。進(jìn)一步加熱可使其進(jìn)一步縮聚，的熱固性酚醛樹脂或一階酚醛樹脂。進(jìn)一步加熱可使其進(jìn)一步縮聚，固化，固化，(無規(guī)予聚物無規(guī)予聚物)。 酸催化：反應(yīng)難以控制，無實(shí)用價值。酸催化：反應(yīng)難以控制，無實(shí)用價值。 醛醛:酚酚1，一般控制在11.5之間；堿催化堿催化，如NaOH、Ba(OH)2、NH3H2O等。 (1) 苯酚、甲醛的加成反應(yīng)：縮聚反應(yīng)起始階段發(fā)生苯酚、甲醛的加成反應(yīng)：縮聚反應(yīng)起始階段發(fā)生 .15OH+ OHO+ H2OO+ HCOHOCH2OH H2OOHCH2OH+ OHOHHHCOOHCH2OHOHCH2OHCH2OHOH2

8、COHCH2OHOHCH2OHCH2OHCH2O HOH2COHCH2OHCH2OH.16（2）當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時，各）當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時，各種羥甲基酚之間發(fā)生縮合反應(yīng)，種羥甲基酚之間發(fā)生縮合反應(yīng)，生成二酚核和多酚核的低聚物。生成二酚核和多酚核的低聚物。（3）隨著反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)）隨著反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)時間延長，最后將生成高度交時間延長，最后將生成高度交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)。聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)。OHOCH2+OHHOCH2OHCH2OHHOCH2OCH2CH2OHOHOHOHHOCH2OCH2OH+H2OOCH2OH+H2O+CH2O(1)(2).17熱固性樹脂最終結(jié)構(gòu).18工業(yè)上生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂時，工

9、業(yè)上生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂時，常用氨水做堿性催化劑，此時常用氨水做堿性催化劑，此時氨水有兩個作用：氨水有兩個作用：1，起催化作用，起催化作用2，參與樹脂生成反應(yīng)，參與樹脂生成反應(yīng)OH+CH2O+NH3OHCH2NH2CH2OCH2OOCH2CH2NH+ C6H5OHOHCH2NHCH2OHCH2OCH2OOHCH2NCH2OCH2C6H5OHOHCH2NCH2OHCH2OH(3).192樹脂形成及性能的影響因素樹脂形成及性能的影響因素 影響因素包括：酚、醛類型及二者的摩爾比；催化劑類型等。 (1) 催化劑催化劑 常用催化劑：NaOH，NH3H2O，Ba(OH)2等。 催化劑不同，合成的酚醛樹脂性能

10、也不同。 催化能力：NaOH Ba(OH)2 NH3H2O (2) 酚、醛比例酚、醛比例 理論上來講：苯酚，甲醛二者等當(dāng)量反應(yīng)時，摩爾比應(yīng)為1:1.5。(苯酚：三官能度單體；甲醛：二官能度單體。) .20(3) 酚、醛類型酚、醛類型 各種酚和醛，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，則其所具有官能團(tuán)的反應(yīng)能力(反應(yīng)活性)也不同。 酚：不同類型的酚，由于取代基的不同，會影響其反應(yīng)活性(反應(yīng)速率)。OHCH3H3C3,5二甲酚OHCH3間甲酚7 75.2 88.OH苯酚1OHCH3CH33， 4二甲酚0 83. OHCH3H3C2 5,二甲酚0 71.OHCH3對甲酚0 35.OHCH3鄰甲酚0.26.21 醛：以

11、甲醛和糠醛應(yīng)用最廣。醛：以甲醛和糠醛應(yīng)用最廣。 糠醛： 糠醛由于取代基大，與甲醛相比，反應(yīng)較緩慢。除了含醛基外，還有雙鍵存在，故反應(yīng)能力大。苯酚與糠醛縮合的樹脂，具有耐熱性較高的特點(diǎn)。 其他：乙醛，丁醛。但反應(yīng)活性較低，常與甲醛混合使用。但在酚環(huán)間存在較長的碳鏈，使酚醛樹脂固化后在受熱時剛性下降HCHCCHCCHOO.223.1.3 熱塑性酚醛樹脂的合成熱塑性酚醛樹脂的合成 OHHCHOH+OHCH2OHOHCH2OHOHOHCH2OHHOCH2OHHOCH2HOH2O 1合成原理 合成條件：甲醛:苯酚摩爾比1，酸催化(采用三官能度酚，也可采用二官能度酚)。 最終結(jié)構(gòu).232樹脂形成及性能的影響因數(shù)樹脂形成及性能的影響因數(shù) (1) 催