酚醛樹脂具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,但是固化時需加熱、加壓,反應(yīng)有副產(chǎn)物水產(chǎn)出,因此存在著氣泡殘留,有固化體積收縮大的弊病,再加上酚醛樹脂耐堿性差,限制了它的應(yīng)用面。雙酚A型環(huán)氧樹脂可在常壓下室溫固化,體積收縮小而且既耐酸,又耐堿,但是熱穩(wěn)定性較差。以線型酚醛為聚合物骨架進(jìn)行環(huán)氧化生成的酚醛環(huán)氧樹脂兼?zhèn)淞朔尤渲母邿岱€(wěn)定性及環(huán)氧樹脂的高反應(yīng)性。 雙酚A型環(huán)氧樹脂每個分子只具有2個環(huán)氧基,而酚醛環(huán)氧樹脂每個分子平均具有3.6個環(huán)氧基,因此固化后可達(dá)到高交聯(lián)密度,所以在耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)品性能上均優(yōu)于雙酚A型環(huán)氧樹脂。 線型酚醛環(huán)氧樹脂的合成需經(jīng)過兩大反應(yīng)步驟。即先合成線型酚醛樹脂(稱novolak樹脂),再經(jīng)環(huán)氧化最后生成所需的產(chǎn)品。 一、線型酚醛樹脂的合成 線型酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在酸性催化劑存在下經(jīng)過縮聚反應(yīng)耐而生成的熱塑性樹脂,其聚合度在5左右,分子量在700左右的樹脂最適宜于制造粉末涂料用。決定樹脂分子量的關(guān)鍵是苯酚與甲醛的摩爾比以及所用的催化劑。其分子量和苯酚、甲醛摩爾比的關(guān)系見圖2-1,苯酚用量增加則會使樹脂分子量下降。在縮聚反應(yīng)中催化劑的酸、堿性對反應(yīng)歷程有很大的影響,在酸性催化劑存在下苯酚和甲醛所生成的羥甲基苯酚很不穩(wěn)定,彼此之間與苯酚很快地發(fā)生縮聚反應(yīng),生成的聚合鏈中不存在羥甲基苯酚的線型聚合物。酸性催化劑常用的是硫酸、鹽酸、草酸,從催化的能力來看硫酸最強(qiáng),鹽酸次之,最弱為草酸,但是以對色澤的影響來看則相反,用草酸作催化劑所制得的樹脂其色澤最淺。 線型酚醛樹脂的反應(yīng)歷程可用下式表示: 線型酚醛樹脂工藝流程見圖2-2。 工藝過程。將配方量的苯酚、水加入反應(yīng)釜中,在攪拌下使之溶解。再加入催化劑,升溫到70℃左右,滴加甲醛,溫度保持不超過75℃,約2h內(nèi)加完,再在75~80℃維持4h。反應(yīng)完畢后用溫水洗至中性,分去水分。通入水蒸氣,蒸去過量的苯酚,最后脫去水分,得到酚醛樹脂。 二、環(huán)氧化反應(yīng) 線型酚醛樹脂和過量的環(huán)氧氯丙烷在催化劑和氫氧化鈉的存在下,經(jīng)過醚化和環(huán)氧化反應(yīng),再去除水和氯化鈉,即可得到線型酚醛環(huán)氧樹脂。 環(huán)氧化反應(yīng)工藝流程見圖2-3。 |