关于酚醛树脂能否从原子的角度详细说一下制备酚醛树脂的反应机理?有些不明白醛上的碳氧双键是如何打开继而氧原子脱离?而且有一点不明白的是:为什么它能在HCl催化下进行..HCl是亲电试

Question

关于酚醛树脂
能否从原子的角度详细说一下制备酚醛树脂的反应机理?
有些不明白醛上的碳氧双键是如何打开继而氧原子脱离?
而且有一点不明白的是:为什么它能在HCl催化下进行..HCl是亲电试剂诶..

Answer 1

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.