文档介绍：目录
1 前言 1
碱性催化剂作用原理、分类和选择 2
碱性催化剂的作用原理 2
常用碱性催化剂的分类 3
碱性催化剂的选择 3
水溶性酚醛树脂胶的合成原理、表征及性能测定 5
水溶性酚醛树脂胶的合成原理 5
5
6
2 实验部分 7
碱性催化剂的选择 7
实验药品及仪器 7
实验步骤 7
游离酚含量测定 7
游离醛含量测定 8
固体含量测定 8
水混合性测定 8
胶化时间的测定 9
9
实验药品及仪器 9
9
3 结果与讨论 10
碱性催化剂的选择 10
10
10
11
11
11
12
4 结论 13
1 前言
酚醛树脂是世界上应用最早的合成材料之一。水溶性酚醛树脂胶是合成酚醛树脂的甲阶产品[1-2]。近年来国内外积极研究和开发水溶性酚醛树脂胶,它在电气绝缘、胶木压塑料、高档家具表面油漆、压板粘胶剂、金属防腐防锈涂层和水基聚合物凝胶交联剂等方面有着广泛的应用[3-4]。
水溶性酚醛树脂胶一般由酚类(苯酚、甲酚、间苯二酚类)与醛类(甲醛、糠醛等)为原料,在催化剂作用下缩聚而成[5]。催化剂的选择与新型制备工艺的探索一直是水溶性酚醛树脂胶研究中两个比较热门的课题。
从催化剂的角度看,水溶性酚醛树脂胶属热固性甲阶酚醛树脂,常用碱性催化剂。不同种类的碱性催化剂,会对酚醛树脂的水溶性产生至关重要的影响。比如氨水碱性较弱,用它作反应催化剂不仅需要较高的反应温度,而且树脂反应不均匀,缩合程度较大,容易出现乳化分层;且本身也参与树脂的生成反应,形成二、三羟苄基胺等难溶于水的含氮化合物,使树脂水溶性变差,直接影响产品质量[6]。
从新型制备工艺的角度看,现阶段,科学家对水溶性酚醛树脂胶制备工艺中反应原料比、反应时间、反应温度和催化剂用量等工艺条件进行了研究,采用正交实验方法,设计了大量正交实验,得到了良好的控制区间。从工艺难度和经济效益看,基本达到高产率的工业生产要求。然而,不可忽视的一点是,采用传统工艺制备酚醛树脂每年都要消耗大量苯酚跟甲醛,由于甲醛溶液质量分数只有37%[7],因而合成的水溶性酚醛树脂胶固含量很低,若要制得高固含量的产品,就必需去除多余的水分,从而使废水中夹带大量的游离酚和甲醛,对环境保护、人体健康均有较大威胁。在对环保日益提倡并大力宣扬的今天,我们不能只一味考虑经济问题,应该努力设计出一种可以与之基本等效的、集约和环保的新型制备工艺。
随着有关水溶性酚醛树脂胶的开发和应用研究的不断深入,许多过去被我们暂时忽略、或者工艺上不够精细的地方,也会逐步暴露出来,这是时代发展对我们提出的更高要求。本文便是在前人所作工作的基础上,对这一工艺展开的新的研究。本文首先选择出一种理想的合成水溶性酚醛树脂胶用碱性催化剂,然后在此基础上,设计出一种集约和环保的制备水溶性酚醛树脂胶的新型合成方法
。
碱性催化剂作用原理、分类和选择
碱性催化剂的作用原理
一般认为,在合成水溶性酚醛树脂胶的反应中,碱性催化剂提供OH-与苯酚形成离域的酚氧负离子:
接着,在其邻位或对位发生取代反应:
在碱性介质中所形成的羟甲基酚比较稳定,因此能继续与过量甲醛反应,生成二羟甲基酚和三羟甲基酚:
常用碱性催化剂的分类
常用碱性催化剂按照属性划分可以分为无机碱(氨水、碱金属、碱土金属氢氧化物、碳酸钠、碳酸氢钠等)以及有机碱(六次甲基四胺、叔胺类化合物、氨基化的MCM-41等)两大类[8]。
按照物理状态划分又可以分为可溶性碱性催化剂和固体碱性催化剂,其中,部分固体碱性催化剂的种类如表1所示[9]:
表1 部分固体碱性催化剂的种类
固体催化剂种类细分
单组分金属氧化物碱土金属氧化物、碱金属氧化物、稀土氧化物
二氧化钍、二氧化锆、氧化锌、二氧化钛
负载碱金属离子型碱金属离子负载氧化铝、碱金属负载碱土金属氧化物
碱金属离子负载氧化硅、碱金属和碱金属氢氧化物负载氧化铝
粘土矿物水滑石、温石棉、海泡石
非金属氧化型负载型氟化钾、硝酸钾、氨基钾、氨基铷、氨基钠等负载氧化铝
碱性催化剂的选择
在设计合成水溶性酚醛树脂胶时,碱性催化剂的选择应遵循以下几