酚醛樹(shù)脂的合成.ppt

1、酚醛樹(shù)脂的合成,馮玲 2016.3.29,目錄,1.有機(jī)化合物的概念 2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn) 3.有機(jī)化合物的分類 4.酚醛樹(shù)脂的合成,一有機(jī)化合物概念 (1)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(jiǎn)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)：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)。,（3）有機(jī)化合物的基本概念 A.烴：僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物，又稱為碳?xì)浠衔铩?烴的衍生物：烴分子里的氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代而衍變成

2、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(duì)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,C.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,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(gè)C不但可與其他原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，而且C與C間也可形成共價(jià)鍵； (2)C原子間不僅可以形成 ，還可以形成 與 (3)多個(gè)C原子間可以形成長(zhǎng)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(jì)算碳原子的化合價(jià)時(shí)一般先算出別的原子的總化合價(jià)，在有機(jī)物中H：1價(jià)、O：2價(jià)、N(氨基中)：3價(jià)、X(鹵素)：1價(jià)。,3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(lái)分,(2)按照有機(jī)物的特性和官能團(tuán)來(lái)分 烴,烴的衍生物,合成酚醛樹(shù)脂,酚醛樹(shù)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

4、醛縮聚而成的酚醛樹(shù)脂最重要。,合成條件 酚醛樹(shù)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(gè)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(shí)，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,酚醛樹(shù)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 ；,為什么,苯酚（俗稱石炭酸） 1,熔點(diǎn)40.9，沸點(diǎn)181.7，無(wú)色針狀晶體； 2,有特殊氣味，在空氣中易氧化呈微紅色； 3,有毒

5、，對(duì)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； 5,在水中部分溶解，溶解度隨溫度增高而增大，當(dāng)T65時(shí)， 能與水以任意比例互溶。,甲醛（又稱蟻醛） 物理性質(zhì)：無(wú)色氣體，有特殊刺激氣味； 易溶于水、醇、二甲苯等中； 水溶液最高濃度達(dá)55%，40%的水溶液稱福爾馬林 （無(wú)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 聚甲醛，呈白色粉末狀。,影響縮聚的因素： 醛:酚1(摩爾比) 堿催化：可以人為控制縮聚反應(yīng)程度。如可控制在可溶，可熔階段的熱固性酚醛樹(shù)脂或一階酚醛樹(shù)脂。進(jìn)一步加熱可使其進(jìn)一步縮聚，固化，(無(wú)規(guī)予聚物)。 酸催化：反應(yīng)難以控制，無(wú)

6、實(shí)用價(jià)值。 醛:酚1 酸催化：合成熱塑性酚醛樹(shù)脂(線型結(jié)構(gòu)，又稱為二階酚醛樹(shù)脂)。 堿催化：反應(yīng)初期得到的是一階樹(shù)脂在酚中的溶液，如保持酚存在，進(jìn)一步加熱可得二階酚醛樹(shù)脂。 酚、醛反應(yīng)存在一個(gè)中性點(diǎn)，即PH=3.03.1時(shí)，酚、醛不反應(yīng)。,3.1.2 熱固性一階酚醛樹(shù)脂的合成,1合成原理 合成條件：醛:酚1，一般控制在11.5之間；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,（2）當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，各種羥甲基酚之間發(fā)生縮合反應(yīng)，生成二酚核和多酚核的低聚物。 （3）隨著反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，最后將生成高度交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)。,熱固

7、性樹(shù)脂最終結(jié)構(gòu),工業(yè)上生產(chǎn)熱固性酚醛樹(shù)脂時(shí)，常用氨水做堿性催化劑，此時(shí)氨水有兩個(gè)作用： 1，起催化作用 2，參與樹(shù)脂生成反應(yīng),2樹(shù)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 常用催化劑：NaOH，NH3H2O，Ba(OH)2等。 催化劑不同，合成的酚醛樹(shù)脂性能也不同。 催化能力：NaOH Ba(OH)2 NH3H2O (2) 酚、醛比例 理論上來(lái)講：苯酚，甲醛二者等當(dāng)量反應(yīng)時(shí)，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。),(3) 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(huì)影響其反應(yīng)活性(反應(yīng)速率)。,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(shù)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(zhǎng)的碳鏈，使酚醛樹(shù)脂固化后在受熱時(shí)剛性下降,3.1.3 熱塑性酚醛樹(shù)脂的合成,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),2樹(shù)脂形成及性能的影響因數(shù),(1) 催化劑 催化劑的酸性