酚醛树脂的碳化机理

A. 酚醛树脂的固化机理是什么

酚醛树脂制备所用的酚抄有苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚，常用苯酚; 醛类则有甲醛、糠醛等。以苯酚一甲醛树脂最为重要。根据催化剂的酸碱性以及酚与醛的配比不同，所得产物的结构、性能有很大差异，因而使用方法也不同。如采用酸性催化剂，且酚过量，得到的是可溶可熔的线型酚醛树脂，用以制造酚醛模塑粉(俗称电木粉)。配制模塑粉时必须加入适量填充剂、润滑剂、着色剂、固化剂，此为二步法。如用碱性催化剂，且甲醛过量，控制分子量为300～700，可获得溶于有机溶剂的树脂，使用时不必添加固化剂，只要加热即可转变为热固性塑料，所以称为一步法。酚醛层压树脂、粘合树脂、铸型树脂都由一步法制得。
酚醛树脂是热固性树脂的最大品种，与其他热固性树脂相比，酚醛树脂的优点： ①固化时不需要加入催化剂、促进剂，只需加热、加压。② 固化后密度比聚酯树脂小，机械强度、耐化学腐蚀及耐湿性良好。③热强度高，变形倾向小。缺点是： 脆性大，颜色深，固化速度慢，贮存期短，加工成型压力高。

B. 酚醛树脂合成原理是什么

1
加成反应
在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二元及内多元羟甲基苯酚：
2
缩合及缩容聚反应
缩合及缩聚反应，随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间，也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。
缩合反应不断进行的结果，将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂，由于缩聚反应具有逐步的特点，中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。
多年来研究分析通常认为，影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为如下四点：
(1)原料的化学结构；
(2)酚与醛的摩尔比；
(3)反应介质的酸、碱性；
(4)生产操作方法。

C. 酚醛树脂熔点

酚醛树脂结合剂(phenolic resin binder)是指耐火材料用的一种有机结合剂。它是用苯(或甲酚、或二甲酚、或间苯二酚)与甲醛(或糖醛)混合物在催化剂作用下缩聚得到的树脂。它是一种非水性有机结合剂。以前，含碳耐火材料的结合多数采用焦油和沥青，但随着镁-碳和铝-碳耐火材料的推广应用，用酚醛树脂取代或部分取代沥青作结合剂得到广泛采用。

中文名
酚醛树脂结合剂

外文名
phenolic resin binder

学 科
冶金工程

领 域
能源

范 围
耐火材料

释 义
耐火材料用的一种有机结合剂

简介
酚醛树脂结合剂(phenolic resin binder)是指耐火材料用的一种有机结合剂。它是用苯(或甲酚、或二甲酚、或间苯二酚)与甲醛(或糖醛)混合物在催化剂作用下缩聚得到的树脂。它是一种非水性有机结合剂。以前，含碳耐火材料的结合多数采用焦油和沥青，但随着镁-碳和铝-碳耐火材料的推广应用，用酚醛树脂取代或部分取代沥青作结合剂得到广泛采用，其主要原区在于：

(1)碳化率高(52%)；

(2)结性好，成型的坯体强度高；

(3)烧后的结合强度高；

(4)常温下碳化速度可以控制；

(5)有害物质含量少，可改善作业环境。

酚醛树脂结合剂随所用的原料成分、配比、催化剂，以及制备工艺不同而不同。酚醛树脂结合剂的分类有以以下3种。

(1)按加热性状或结构形态分类，有热固性酚醛树脂结合剂-一甲阶酚醛树脂结合剂和热塑性酚醛树脂结合剂-一线型酚醛树脂结合剂。

(2)按产品形态分类，有液态酚醛析脂结合剂。又可分为水溶性酚醛树脂和醇溶性酚醛树脂结合剂。固态酚醛树脂结合剂，有粒状、块状和粉末状之分。

(3)按固化温度分类，有高温固化型酚醛树脂结合剂，固化温度130-150℃；中温固化型酚醛树脂结合剂，固化温度105-110℃；常温固化型酚醛树脂结合剂，固化温度20-30℃。

此外，还有各种改性酚醛树脂，如间苯二酸改性树脂、甲酚改性树脂、烷基酚醛树脂、密胺改性树脂、尿素改性树脂和沥青改性树脂等。

线型酚醛树脂
也称热塑性酚醛树脂，由甲醛(F)和苯酚(p)按摩尔比F/P=0.6-0.9配合，在酸性催化剂(如盐酸、硫酸等)作用下形成。反应结果一般聚合度(核体)n为2-10，多数为7，分子量为400-1000。

但在工业上生产酚醛树脂时，不可能控制到每个分子都具有相同的聚合度，因而工业酚醛树脂是不同聚合度的同系物的混合物。

线型酚醛树脂的粘度一与其分子量和温度有关。图粘度是随着温度升高而下降。在相同温度下，粘度随分子量增大而提高。线型酚醛树脂在较低温度下可长时间存放，但未反应的酚会挥发掉，使粘度略有升高。在较高温度下存放时，会发生再聚合现象，分子量增大，也会使粘度升高。线型酚醛树脂可溶于有机溶剂，如二甘醇、乙撑二醇、乙醇、甲醇等。因此用作耐火材料的结合剂时，为了取得较合适的粘度，可用有机溶剂来调整。线型酚醛树脂除有液体状的外，还有固体状，其熔化温度随分子量的增大而提高，加入苯酚可使其熔点降低。固态线型酚醛树脂加热时出现热塑性。

甲阶酚醛树脂
也称热固性酚醛树脂，由甲醛与苯酚按摩尔比F/P=1-3，在碱性催化剂(如氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钡、氢氧化钙等)作用下形成。

反应形成邻经甲基酚或对经甲基酚，继续进行加成反应，便可生成多独甲基酚；再经缩聚反应，形成初期酚醛树脂(即甲阶酚醛树脂)。

反应结果一般形成平均分子量为150-500甲阶酚醛树脂，反应中也会生成低分子量的异形体。如果不断进行缩聚反应，最后会形成不溶不熔状态的丙阶酚醛树脂(为末期酚醛树脂)。

甲阶酚醛树脂也有固体块状、粉状和液态状产品，甲阶酚醛树脂有可溶于水的和可溶于有机溶剂的两类。水溶性的是由于有亲水性的轻甲基(-CH2OH)存在所致。而经过脱水的甲阶酚醛树脂为溶于有机溶剂的树脂，可溶于甲醉、乙醉、甘醇、丙酮等。标准型的甲阶酚醛树脂为溶于有机溶剂型的。

液状甲阶酚醛树脂的粘度与树脂的分子量大小、溶剂种类和树脂含量有关。常温下的粘度在0.02-100Pa·s范围内，而且其粘度也随温度而变化，温度升高粘度下降。同时也存在着粘度随存放时间而变化的现象，存放时间延长，粘度变大，存放期过长会凝固而无法使用。一般夏季存放时间为2-3个月，冬季要长些。用甲阶酚醛树脂作为结合剂时、为了使其发生便化(固化)，可借助于加热使其发土硬化，也可在常温下加酸促使其硬化。其碳化过程为甲阶酚醛树脂的进一步缩聚反应，即由甲阶酚醛树脂(初期酚醛树脂)经过乙阶酚醛树脂最后缩聚成为丙阶酚醛树脂(末期酚醛树脂)，成为不溶不熔的硬化体。

酚醛树脂既可作烧成和不烧含碳或含碳化硅耐火制品的结合剂，又可作含碳和碳化硅不定形耐火材料的结合剂。

D. 热固性酚醛树脂的反应原理是什么

热固性酚醛树脂的反应原理是什么？ 热固性酚醛树脂的制备过程分为三个阶段。 (1)甲阶酚醛树脂酚和醛的反应是很复杂的，苯酚分子中酚羟基的对位和两个邻位（官能度等于3)的氢都能和甲醛（官能度等于2)反应，生成各种羟甲基酚的异构体。所生成的羟甲基酚异构体，除了能继续和苯酚反应外，也可以与甲醛反应生成多羟基甲基酚。 上述各种羟甲基酚能相互反应，也能和酚、醛反应，生成甲阶酚醛树脂，此外，甲阶还可能存在醚键结构，这是由于两个酚醇间的两个羟甲基缩聚反应。甲阶的树脂是线型结构，可用如下典型式表示。 甲阶酚醛树脂易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂中，加热时能熔融，具有热塑性，这种状态的树脂又称可溶（熔）性树脂，可以改性剂配制改性酚醛树脂胶黏剂。 (2)乙阶酚醛树脂将初期酚醛树脂加热至115〜14℃。可以进一步缩聚得到中间酚醛树脂。这种树脂的相对分子质量约为1000左右，聚合度为6〜7。它是不溶（熔）的高分子物质和一些游离酚及羟甲基酚的混合物。这种树脂像弹性的高分子一样，可拉成长丝，但冷却后变成脆性的物质，仅能部分地溶解在丙酮及醇类溶剂中，其余的树脂溶胀。 (3)丙阶酚醛树脂中期酚醛树脂继续加热缩合，反应物中羟基全部作用完，此时分子结构为网状的最终产品，即丙阶酚醛树脂，达到不溶（熔）的硬化阶段。丙阶树脂究竟是什么结构，现在尚无定论，一般认为是因为生成了三面交联的体型大分子，如 但也有人认为并非如此，因为酚醛树脂的分子是很僵硬的，其僵硬性妨碍了生成深度的交联，其所以不能熔化是因为分子在达到熔点以前就发生了热分解的缘故。

E. 关于酚醛树脂

酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，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。苯酚与甲醛缩聚而得。它包括：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。主要用于生产压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料等。 常见的高压电插座、家具塑料把手等等
phenolic resin,简称PE.酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离分子而呈微红色，比重1.25~1.30，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。
苯酚－甲醛树脂是最早工业化的合成树脂。
1905～1909年L.H.贝克兰对酚醛树脂及其成型工艺进行了系统的研究，1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司，实现了工业生产。1911年J.W.艾尔斯沃思提出用六亚甲基四胺固化热塑性酚醛树脂，并制得了性能良好的塑料制品，获得了广泛的应用。1969年，由美国金刚砂公司开发了以苯酚－甲醛树脂为原料制得的纤维，随后由日本基诺尔公司投入生产。现在美国、苏联和中国也有生产。酚醛树脂的生产至今不衰，1984年世界总产量约1946kt，居热固性树脂的首位。中国自40年代开始生产，1984年产量为77.6kt。 生产方法 常用的原料为苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚和甲醛、糠醛等。生产过程包括缩聚和脱水两步。按配方将原料投入反应器并混合均匀，加入催化剂，搅拌，加热至55～65℃，反应放热使物料自动升温至沸腾。此后，继续加热保持微沸腾（96～98℃）至终点，经减压脱水后即可出料。近年来，开发成功连续缩聚生产酚醛树脂新工艺。影响树脂合成和性能的主要因素为酚与醛的化学结构、摩尔比和反应介质的pH。酚与醛的摩尔比大于或等于1时,初始产物为一羟甲基酚,缩聚时生成线型树脂;小于1时，生成多羟甲基酚衍生物,形成的缩聚树脂可交联固化。反应介质的pH小于7时,生成的羟甲基酚很不稳定，易缩聚成线型树脂；大于7时,缩聚缓慢，有利于多羟甲基酚衍生物的生成。生产热塑性酚醛树脂常用盐酸、磷酸、草酸作催化剂(见酸碱催化剂)使介质pH为0.5～1.5。为避免剧烈沸腾,催化剂可分次加入。沸腾反应时间一般为3～6h。脱水可在常压或减压下进行，最终脱水温度为140～160℃。树脂分子量为500～900。生产热固性酚醛树脂可用氢氧化钠、氢氧化钡、氨水和氧化锌作催化剂，沸腾反应时间1～3h，脱水温度一般不超过90℃，树脂分子量为500～1000。强碱催化剂有利于增大树脂的羟甲基含量和与水的相溶性。氨催化剂能直接参加树脂化反应，相同配方制得的树脂分子量较高，水溶性差。氧化锌催化剂能制得贮存稳定性好的高邻位结构酚醛树脂。应用 酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。压塑粉 生产模压制品的压塑粉是酚醛树脂的主要用途之一。采用辊压法、螺旋挤出法和乳液法使树脂浸渍填料并与其他助剂混合均匀，再经粉碎过筛即可制得压塑粉。常用木粉作填料，为制造某些高电绝缘性和耐热性制件，也用云母粉、石棉粉、石英粉等无机填料。压塑粉可用模压、传递模塑和注射成型法制成各种塑料制品。热塑性酚醛树脂压塑粉主要用于制造开关、插座、插头等电气零件，日用品及其他工业制品。热固性酚醛树脂压塑粉主要用于制造高电绝缘制件。增强酚醛塑料 以酚醛树脂（主要是热固性酚醛树脂）溶液或乳液浸渍各种纤维及其织物，经干燥、压制成型的各种增强塑料是重要的工业材料。它不仅机械强度高、综合性能好，而且可进行机械加工。以玻璃纤维、石英纤维及其织物增强的酚醛塑料主要用于制造各种制动器摩擦片和化工防腐蚀塑料；高硅氧玻璃纤维和碳纤维增强的酚醛塑料是航天工业的重要耐烧蚀材料。酚醛涂料 以松香改性的酚醛树脂、丁醇醚化的酚醛树脂以及对叔丁基酚醛树脂、对苯基酚醛树脂均与桐油、亚麻子油有良好的混溶性，是涂料工业的重要原料。前两者用于配制低、中级油漆，后两者用于配制高级油漆。
酚醛胶 热固性酚醛树脂也是胶粘剂的重要原料。单一的酚醛树脂胶性脆，主要用于胶合板和精铸砂型的粘结。以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂，在结构胶中占有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-缩醛、酚醛-环氧、酚醛-环氧-缩醛、酚醛-尼龙等胶粘剂具有耐热性好、粘结强度高的特点。酚醛-丁腈和酚醛-缩醛胶粘剂还具有抗张、抗冲击、耐湿热老化等优异性能，是结构胶粘剂的优良品种。酚醛纤维 主要以热塑性线型酚醛树脂为原料，经熔融纺丝后浸于聚甲醛及盐酸的水溶液中作固化处理，得到甲醛交联的体型结构纤维。为提高纤维强度和模量，可与 5％～10％聚酰胺熔混后纺丝。这类纤维为金黄或黄棕色纤维,强度为11.5～15.9cN/dtex，抗燃性能突出，极限氧指数为34,瞬间接触近7500℃的氧-乙炔火焰，不熔融也不延燃,具有自熄性，还能耐浓盐酸和氢氟酸,但耐硫酸、硝酸和强碱的性能较差。主要用作防护服及耐燃织物或室内装饰品，也可用作绝缘、隔热与绝热、过滤材料等，还可加工成低强度、低模量碳纤维、活性炭纤维和离子交换纤维等
热固性酚醛树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式：酚醛树脂涂料；酚醛树脂玻璃钢、酚醛-环氧树脂复合玻璃钢；酚醛树脂胶泥、砂浆；酚醛树脂浸渍、压型石墨制品。热固性酚醛树脂的固化形式分为常温固化和热固化两种。常温固化可使用无毒常温固化剂NL，也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后两种材料的毒性、刺激性较大。建议使用低毒高效的NL固化剂。填料可选择石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸钡粉，不宜采用辉绿岩粉。

F. 制造酚醛树脂的化学反应方程式是什么啊

是苯酚负离子，O上的负电荷共轭到苯环上，在O的邻位形成碳负离子进攻甲醛的碳专原子，因为羰基中O的电负性很属强，导致碳显正性；
溶液中的H+在与之前甲醛上的已形成的羟基中的O结合，然后另外一个苯酚的邻位又有碳负离子了，进攻甲醛的C，然后甲醛上的H2O脱掉，重复以上过程，形成酚醛树脂；
产物为;-[-苯酚-CH2-]-n

G. 酚醛树脂的合成方程式是什么

酚醛树脂的合成方程式nHCHO+nR-OH = -（-R-CH₂-）n-OH。

酚醛树脂的合成原理：

在适当条件下，一元羟甲基苯酚进行加成反应，不饱和烃或含不饱和键的物质为单体，通过不饱和键的加成，聚合成高聚物，可生成二元及多元羟甲基苯酚，接着继续进行缩合及缩聚反应，随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间，也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。

(7)酚醛树脂的碳化机理扩展阅读：

酚醛树脂的性质：

固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，含有游离酚所以微红色，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。苯酚和甲醛在催化剂条件下会缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。

酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在温度大约为1000℃ 的惰性气体条件下，酚醛树脂能产生很高的残碳，酚醛树脂也因此能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。这使得酚醛树脂被应用于一些高温领域。

H. 酚醛树脂机理

酚醛树脂（PF）是由苯酚或取代苯酚与甲醛反应得到的合成聚合物。作为电木的基础原料，酚醛树脂是第一批商业合成树脂(塑料)。它们已被广泛用于生产模制产品，包括台球、实验室台面以及涂料和粘合剂。它们曾经是生产电路板的主要材料，但现在已经被环氧树脂和玻璃纤维布取代，如耐火的FR-4电路板材料。
酚醛树脂主要有两种生产方法。一种是苯酚和甲醛直接反应生成热固性网状聚合物，而另一种是将甲醛限制在生成一种叫做酚醛清漆的预聚物，该预聚物可以被模制，然后通过添加更多的甲醛和提供额外的热量而固化。用于生产各种特殊用途树脂的生产材料和原材料有许多不同。

I. 酚醛树脂加热不会着火吧

不会。
酚醛树脂是一种有机高分子材料，酚醛树脂也是一种耐火材料，并且酚醛树脂里面的原料是有毒的，因为它里面含有酚和醛，如果酚醛树脂燃烧的话，是会排出一种气味的，人如果大量呼吸这种气味的话是会导致恶心呕吐，头晕目眩的现象。
酚醛树脂是热固性树脂，烧了之后就固化了，然后是碳化，其实不能称之为燃烧。

J. 酚醛树脂的合成原理

第一步是苯酚和甲醛的加成，同时醛的羰基与芳烃的氢加成，羰基的加回成是在亲答核试剂作用下完成的。亲核加成反应可以在酸性或碱性条件下进行。(参阅邢其毅著《基础有机化学》第三版上册第十二章亲核加成)。
第二三步的缩合反应是缩聚，缩聚(反应)：一种或几种含有二个以上官能团的单体化合成为聚合物同时析出低分子副产物(如水、氨、氯化氢等)的过程。缩聚反应的特点是：大多数是可逆反应和逐步反应，分子量随反应时间而逐渐增大，但单体的转化率却几乎与时间无关。根据反应条件可分为熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚。根据所用原料可分为均缩聚、混缩聚和共缩聚根据产物的结构可分为二向缩聚或线型缩聚和三向缩聚或体型缩聚。本反应是溶液缩聚的逐步反应，最终的产物根据加入的固化剂不同，成为热塑性线型缩聚物和热固性的体型缩聚物。