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影响酚醛树脂合成的因素
点击次数:1623 发布时间:2014-04-13

【天地阳光资讯:】

酚醛树脂的合成主要受醛与酚的化学结构、催化剂的种类及用量、反应体系的pH值等影响。

    (1)酚类官能度的影响官能度是指某化合物在化学反应中所具备的活性部位的数目。由于酚与醛的反应是亲核加成反应,反应中酚为亲核试剂,因此,随着苯环上取代基的数目、种类及取代部位的不同,酚类的官能度可以为3、2、1、0,具有3官能度的酚可以形成体型聚合物,而单官能度的酚则不能进行缩聚反应,常见的3官能度的酚有苯酚、间苯二酚,3,5一二甲苯酚,2,6一二甲苯酚等。

    (2)酚类取代基对反应速度的影响  苯环上的取代基种类对反应速度有很大影响,取代基为供电基(如甲基、乙基、羟基、氨基等)则反应速度加快,取代基为吸电子基(如硝基、氰基等)则反应速度变慢。

    酚类与甲醛的反应能力与反应速度和甲基在苯环上的位置和数量有关。表4-2列出了不同酚与甲醛的反应能力。

表 4-2   不同酚与甲醛的反应能力

酚的种类

反应速度常数

相对反应能力

3,5-二甲酚

0.0630

7.77

间甲酚

0.0233

2.87

2,3,5-三甲酚

0.0121

1.49

苯酚

0.00811

1.00

3,4-二甲酚

0.00673

0.83

2,5-二甲酚

0.00570

0.70

对甲酚

0.00287

0.35

邻甲酚

0.00211

0.26

2,6-二甲酚

0.00130

0.16

 

 

    从表中可以看出,间甲酚的反应能力是苯酚的2.87倍,3,5一二甲酚的反应能力是苯酚的7.77倍。取代基在苯环上的位置不同,对反应速度也有影响,例如,3,5一二甲酚的反应能力是2,5一二甲酚的11倍,是2,6一二甲酚的49倍。另外,取代基的体积及相对取代位置所形成的空间位阻也影响反应速度,它们使反应变得困难。

    (3)苯酚与甲醛物质的量比的影响从酚醛树脂的分子结构可以看出,生产热固酚醛树脂时,酚醛物质的量比一定小于1,若大于1则因不能产生足够的羟甲基而致使缩聚反应无法进行到底。

  

    物质的量比为1时,只能生成线型树脂

    物质的量比小于0.5,则可缩聚成体型树脂。总之,醛的物质的量要比酚的大,醛的物质的量越大,则固化速度越快,树脂的交联程度越大;用量过大,会因固化太快而使树脂的黏度下降。

    (4)反应介质pH值的影响苯酚与甲醛在不同pH值介质中反应的机理及生成物结构与性能均不相同。理论与实践证明,pH值小于7有利于亲核加成,pH值大于7则有利于缩合反应,即碱性条件下加成比缩合快,酸性条件下缩合比加成快。在酸或碱性条件下的反应机理

      从其反应机理可以看出,在碱性条件下,生成的活性很强的酚氧离子很快与甲醛反应生成羟甲酚,继而生成多羟甲酚。在酸性条件下,生成的羟甲酚则因很快变成苯甲碳正离子而迅速缩聚成树脂。显然碱性条件下由于多羟甲酚的生成,导致zui后缩聚产生为体型结构,而酸性条件下则因生成的单羟甲基酚很快发生了缩合而主要得到线型产物。

    (5)催化剂与反应产物的关系  催化剂与反应产物的关系比较密切,酸性催化剂(HCl,H2sO4,PhSO3H等)与碱性催化剂[NH3·H20,Na(OH,Ba(OH)2等]的使用将分别得到线型与体型树脂,有些催化剂本身可能加入到分子链中去,如氨水催化时可生成以下结构的树脂。

   

    有些能与酚或醛络合的金属离子催化剂,可使产物具有专一性的结构,

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