酚醛樹脂功能、特點、工藝、應用、配方！

一、定義

酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物，市場銷售往往加著

色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇

強酸發生分解，遇強堿發生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機溶劑中。苯

酚醛或其衍生物縮聚而得。

中文名酚醛樹脂化學式C7H6O2

英文名PHENOL-FORMALDEHYDERESIN分子量122.12134

別稱電木CAS登錄號9003-35-4

誕生1872年

二、重要性能

固體酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質，因具有游離酚而呈微紅色，實體

比重平均1.7左右，易溶于醇，不溶于水，對水、弱酸、弱堿溶液穩定。由苯酚

和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而制成樹脂。因選用催化劑不同，可

分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具備良好耐酸性能、力學性能、耐熱性能，

廣泛應用于防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片制造等行業。

液體酚醛樹脂為黃色、深棕色液體，如：堿性酚醛樹脂重要做鍛造黏結劑。

高溫性能

酚醛樹脂最重要特性就是耐高溫性，雖然在非常高溫度下，也能保持其構造整體

性和尺寸穩定性。正由于這個因素，酚醛樹脂才被應用于某些高溫領域，例如耐

火材料，摩擦材料，粘結劑和鍛造行業。

粘結強度

酚醛樹脂一種重要應用就是作為粘結劑。酚醛樹脂是一種多功能，與各種各樣有

機和無機填料都能相容物質。設計對的酚醛樹脂，潤濕速度特別快。并且在交聯

后可覺得模具、耐火材料，摩擦材料以及電木粉提供所需要機械強度，耐熱性能

和電性能。

水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其他類似

物質，為它們提供機械強度，電性能等。典型例子涉及電絕緣和機械層壓制造，

離合器片和汽車濾清器用濾紙。

高殘碳率

在溫度大概為1000C惰性氣體條件下，酚醛樹脂會產生很高殘碳，這有助于維

持酚醛樹脂構造穩定性。酚醛樹脂這種特性，也是它能用于耐火材料領域一種重

要因素。

低煙低毒

與其她樹脂系統相比，酚醛樹脂系統具備低煙低毒優勢。在燃燒狀況下，用科學

配方生產出酚醛樹脂系統，將會緩慢分解產生氫氣、碳氫化合物、水蒸氣和碳氧

化物。分解過程中所產生煙相對少，毒性也相對低。這些特點使酚醛樹脂合用于

公共運送和安全規定非常嚴格領域，如礦山，防^欄和建筑業等。

抗化學性

交聯后酚醛樹脂可以抵制任何化學物質分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇，油

脂和各種碳氫化合物。因其抗化學穩定性，合用于制作廚衛用品、飲用水凈化設

備(酚醛碳纖維)、電木茶盤茶具、并廣泛用于罐頭及易拉罐(國標GB

()5009.069-).液體容器等食品飲料包裝材料中。

熱解決

熱解決會提高固化樹脂玻璃化溫度，可以進一步改進樹脂各項性能。玻璃化溫度

與結晶固體如聚丙烯熔化狀態相似。酚醛樹脂最初玻璃化溫度與在最初固化階段

所用固化溫度關于。熱解決過程可以提高交聯樹脂流動性促使反映進一步發生，

同步也可以除去殘留揮發酚，減少收縮、增強尺寸穩定性、硬度和高溫強度。同

步，樹脂也趨向于收縮和變脆。樹脂后解決升溫曲線將取決于樹脂最初固化條件

和樹脂系統。

發泡性

酚醛泡沫是由酚醛樹脂通過發泡而得到一種泡沫塑料?。與初期占市場主導地位聚

苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具備特殊優

良性能.其重量輕，即性大，尺寸穩定性好，耐化學腐蝕，耐熱性好，難燃，自

熄，低煙霧，耐火焰穿透，遇火無灑落物，價格低廉，是電器、儀表、建筑、石

油化工等行業較為抱負絕緣隔熱保溫材料，因而受到人們廣泛注重。

酚醛泡沫已成為泡沫塑料中發展最快品種之一。消費量不斷增長，應用范疇不斷

擴大，國內外研究和開發都相稱活躍。然而，酚醛泡沫最大弱點是脆性大，開孔

率高，因而提高它韌性是改進酚醛泡沫性能核心技術。

三、合成工藝

1、加成反映

在恰當條件下，一元羥甲基苯酚繼續進行加成反映，就可生成二元及多元羥甲基

苯酚。

OHOilOH

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CH.OH

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2、縮合及縮聚反映

縮合及縮聚反映，隨反映條件不同可以發生在羥甲基苯酚與苯酚分子之間，也可

發生在各個羥甲基苯酚分子之間。

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縮合反映不斷進行成果是縮聚形成一定分子量酚醛樹脂，由于縮聚反映具備逐漸

特點，中間產物相稱穩定因而可以分離而加以研究。

近年來研究分析普通以為，影響酚醛樹脂合成、構造及特性重要因素為如下四點:

(1)原料化學構造；

⑵酚與醛摩爾比；

(3)反映介質酸、堿性；

(4)生產操作辦法。

如何結識加聚反映和縮聚反映

加聚反映和縮聚反映是合成有機高分子兩種基本反映。這兩種反映雖然都由單體

(小分子)產生高聚物(大分子)反映，但它們還是有著本質區別。

加聚反映是加成聚合反映簡稱，是指以不飽和燃或含不飽和鍵物質為單體，通過

不飽和鍵加成，聚合成高聚物反映。例如，乙烯用聚成聚乙烯，是在恰當溫度、

壓強和催化劑存在條件下，乙烯分子中雙鍵會斷裂其中一種鍵，發生加成反映，

使乙烯分子里碳原子結合成為很長鍵。

反映產物是聚乙烯，它是一種相對分子質量很大化合物，其分子構成可以表達為

（C2H4加。

加聚反映依照參加反映單體種類，又分為均聚反映和共聚反映。僅由一種單體發

生加聚反映叫做均聚反映，合成聚乙烯反映就是均聚反映。由兩種以上單體共同

參加聚合反映叫共聚反映。例如，合成丁苯橡膠反映即為共聚反映。

加聚反映特點是：

（1）單體必要是具有雙鍵等不飽和鍵化合物。例如，氯乙烯、丙烯月青等含不飽

和鍵物質，在一定條件下，都可以發生加聚反映。

（2）加聚反映發生在不飽和鍵上。

（3）發生加聚反映過程中，沒有副產物產生，得到高聚物化學構成跟單體化學

構成相似。

（4）加聚反映生成高聚物相對分子質量為單體相對分子質量整數倍。

縮聚反映是縮合聚合反映簡稱，是指單體之間互相作用生成高分子，同步還生成

小分子（如水、氨、鹵化氫等）聚合反映。例如合成酚醛樹脂反映就是縮聚反映。

合成酚醛樹脂普通是以苯酚和甲醛為原料,在催化劑作用下，經縮聚反映而得到。

縮聚反映依照參加反映單體種數又分為共縮聚和溝縮聚，由不同種單體參加縮聚

反映稱為共縮聚。如酚醛樹脂合成反映就是共縮聚，它是由苯酚和甲醛兩種物質

為單體。由同種單體進行縮聚反映稱為均縮聚。如氨基酸聚合成多肽縮聚反映就

屬均縮聚。

縮聚反映特點是：

（1）單體不一定具有不飽和鍵，但必要具有兩個或兩個以上反映基團（如一0H、

—COOH、一NH2、一X等）。

（2）縮聚反映成果，不但生成高聚物，并且尚有副產物（小分子）生成。

（3）所得高分子化合物化學構成跟單體化學構成不同。

由上可見，加聚反映和縮聚反映單體構造、反映機理、產物化學構成都是截然不

同。

四、工藝發展史

1905?19L.H.貝克蘭對酚醛樹脂及其成型工藝進行了系統研究，19在柏林呂格斯

工廠建立通用酚醛樹脂公司，實現了工業生產。

19J.W.艾爾斯沃思提出用六亞甲基四胺固化熱塑性酚醛樹脂，并制得了性能良好

塑料制品，獲得了廣泛應用。

1969年，由美國金剛砂公司開發了以苯酚一甲醛樹脂為原料制得纖維，隨后由

日本基諾爾公司投入生產?，F美國、蘇聯和中華人民共和國也有生產。酚醛樹脂

生產至今不衰，1984年世界總產量約1946k3居熱固性樹脂首位。

中華人民共和國自20世紀40年代開始生產，1984年產量為77.6kto生產辦法慣

用原料為苯酚、間苯—酚、間甲酚、一甲酚、對叔丁基或對苯基酚和甲醛、棣醛

等。生產過程涉及縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反映器并混合均勻，加入

催化劑，攪拌，加熱至55?65℃,反映放熱使物料自動升溫至沸騰。此后，繼

續加熱保持微沸騰(96?98C)至終點，經減壓脫水后即可出料。開發成功持續

縮聚生產酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能重要因素為酚與醛化學構造、摩

爾比和反映介質pH。酚與醛摩爾比不不大于或等于1時，初始產物為一羥甲基

酚,，縮聚時生成線型樹脂；不大于1時，生成多羥甲基酚衍生物，形成縮聚樹

脂可交聯固化。反映介質pH不大于7時，生成羥甲基酚很不穩定，易縮聚成線

型樹脂；pH不不大于7時，縮聚緩慢，有助于多羥甲基酚衍生物生成。生產熱

塑性酚醛樹脂慣用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸堿催化劑)使介質pH為0.5?

1.5o為避免激烈沸騰，催化劑可分次加入。沸騰反映時間普通為3?6h。脫水可

在常壓或減壓下進行，最后脫水溫度為14()?160C,樹脂分子量為5()()?900。

生產熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋼、氨水和氧化鋅作催化劑，沸騰反

映時間1?3h,脫水溫度普通不超過90C,樹脂分子量為500?1000。強堿催化

劑有助于增大樹脂羥甲基含量和與水相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反映，

相似配方制得樹脂分子量較高，水溶性差。氧化鋅催化劑能制得貯存穩定性好高

鄰位構造酚醛樹脂。

五、應用

酚醛樹脂重要用于制造各種塑料、涂料、膠粘劑及合成纖維等。

壓塑粉

生產模壓制品壓塑粉是酚醛樹脂重要用途之一。采用輻壓法、螺旋擠出法和乳液

法使樹脂浸漬填料并與其她助劑混合均勻，再經粉碎過篩即可制得壓塑粉。慣用

木粉作填料，為制造某些高電絕緣性和耐熱性制件，也用云母粉、石棉粉、石英

粉等無機填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法制成各種塑料制品。熱

塑性酚醛樹脂壓塑粉重要用于制造開關、插座、插頭等電氣零件，日用品及其她

工業制品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉重要用于制造高電絕緣制件。增強酚醛塑料以

酚醛樹脂（重要是熱固性酚醛樹脂）溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物，經干燥、

壓制成型各種增強塑料是重要工業材料。它不但機械強度高、綜合性能好，并且

可進行機械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強酚醛塑料重要用于制造各

種制動器摩擦片和化工防腐蝕塑料；高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強酚醛塑料是航

天工業重要耐燒蝕材料。

酚醛涂料

以松香改性酚醛樹脂、丁醇酸化酚醛樹脂以及對叔丁基酚醛樹脂、對苯基酚醛樹

脂均與桐油、亞麻子油有良好混溶性，是涂料工業重要原料。前兩者用于配制低、

中級油漆，后兩者用于配制高檔油漆。

酚醛膠

熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑重要原料。單一酚醛樹脂膠性脆，重要用于膠合板和

精鑄砂型粘結。以其她高聚物改性酚醛樹脂為基料膠粘劑，在構造膠中占有重要

地位。其中酚醛?丁懵、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧■縮醛、酚醛?尼龍等膠

粘劑具備耐熱性好、粘結強度高特點。酚醛-丁情和酚醛-縮醛膠粘劑還具備抗張、

抗沖擊、耐濕熱老化等優秀性能，是構造膠粘劑優良品種。

酚醛纖維

重要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料，經熔融紡絲后浸于聚甲醛及鹽酸水溶液中作

固化解決，得到甲醛交聯體型構造纖維。為提高纖維強度和模量，可與5%-10%

聚酰胺熔混后紡絲。此類纖維為金黃或黃棕色纖維，強度為11.5?l5.9cN/dlcx,

抗燃性能突出，極限氧指數為34,瞬間接觸近7500C氧-乙烘火焰，不熔融也不

延燃，具備自熄性，還能耐濃鹽酸和氫氟酸，但耐硫酸、硝酸和強堿性能較差。

重要用作防護服及耐燃織物或室內裝飾品，也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材

料等，還可加工成低粥度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子互換纖維等。

防腐蝕材料

熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中慣用兒種形式:酚醛樹脂涂料；酚醛樹脂玻璃鋼、

酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼；酚醛樹脂膠泥、砂漿；酚醛樹脂浸漬、壓型石墨制

品。熱固性酚醛樹脂固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒

常溫固化劑NL,也可使用苯磺酰氯或石油磺酸，但后兩種材料毒性、刺激性較

大。建議使用低毒高效NL固化劑。填料可選取石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋼

粉，不適當采用輝綠巖粉。

隔熱保溫材料

重要是酚醛樹脂發泡材料，酚醛泡沫產品特點是保溫、隔熱、防火、質輕，作為

絕熱、節能、防火新材料可廣泛應用于中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔

熱降能保溫、化工管道保溫材料（特別是深低溫保溫）、車船等場合保溫領域。

酚醛泡沫因其導熱系數低，保溫性能好，被譽為保溫之王。酚醛泡沫不但導熱系

數低、保溫性能好，還具備難燃、熱穩定性好、質輕、低煙、低毒、耐熱、力學

強度高、隔音、抗化學腐蝕能力強、耐侯型好等多項長處，酚醛泡沫塑料原料來

源豐富，價格低廉，并且生產加工簡樸，產品用途廣泛。

六、常用改性配方

實例1:丁盾橡膠改性酚醛塑料

PF模塑料用固體丁懵橡膠(NBA)改性，可提高沖擊強度，其基本配方如下：

PF樹脂100

NBR橡膠25

硅酸鹽填料120

潤滑劑3.8

改性后PF比為未改性PF其沖擊強度提高50%o.

也有用液體丁厝橡膠，可提高PF熱穩定性及韌性，并能用于制造摩阻材料。

也有用竣基丁盾橡膠改性同步加入纖維。一方面是讓丁晴橡膠接枝上雙酚A型

環氧樹脂，取3()份，另再加進1()0份線型PF,制得改性PF,此時配方為：

上述改性PF100

六次甲基四胺12

木粉70

聚乙烯醇纖維15(其中粗度6絮，長度1毫米)。

硬脂酸鋅3

實例2：酚醛泡沫塑料

PF泡沫塑料適當作建筑材料如隔熱材料，在火燒時，不熔融，無滴落物，發煙

少，不產生一氧化碳有毒氣體。

組分配方重量比

PF樹脂50-1(X)

聚醒多元醉50-100

勻泡劑2-5

催化劑1-3

發泡劑35-70

PAPI（指數）1-1.1

80℃發泡固化，1()分鐘硫酸水溶液1()

50℃固化2小時再室溫放置3天

尚有用大片栓皮粽皮經粉碎