Фенольная смола

Модифицированная фенольная смола устраняет недостатки фенольная смола, таких как низкая термостойкость и низкая механическая прочность. Они обладают превосходными механическими свойствами, высокой термостойкостью, прочными связями и химической стабильностью. Они широко используются в порошках для компрессионного формования, покрытиях, клеях, волокнах, антикоррозионных и теплоизоляционных материалах. 1. Применение модифицированных фенольных смол в порошках для компрессионного формованияПорошки для прессования необходимы для производства формованных изделий. В основном они изготавливаются из модифицированных фенольных смол. В производстве распространен метод использования как валковой компактации, так и двухшнековой экструзии. Древесина используется в качестве наполнителя для пропитки смолы, а затем добавляются другие реагенты и тщательно перемешиваются. Затем порошок измельчается для получения порошка для прессования. Такие материалы, как кварц, могут быть добавлены для получения порошков для прессования с улучшенной изоляцией и термостойкостью. Порошки для прессования являются сырьем для различных пластиковых изделий, которые могут быть изготовлены в промышленных условиях путем литья под давлением или компрессионного формования. На рисунке 2 показано применение модифицированной фенольной смолы в порошках для прессования. Порошки для прессования в основном используются в электрических компонентах, таких как выключатели и вилки для бытовых предметов. 2. Применение модифицированных фенольных смол в покрытияхВ течение 70 лет в покрытиях использовались фенольные смолы. Фенольные смолы, модифицированные канифолью, или 4-трет-бутилфенолформальдегидная смола являются основными смолами в фенольных покрытиях. Эти смолы повышают кислотостойкость и термостойкость покрытий, поэтому они широко используются во многих инженерных проектах. Тем не менее, поскольку они придают поверхностям желтый цвет, их нельзя использовать для получения светлой отделки. Помимо смешивания с тунговым маслом, их можно смешивать и с другими смолами. Для повышения щелочестойкости покрытия и его твердости после высыхания на воздухе можно добавлять алкидные смолы. Для покрытий, требующих кислото- и щелочестойкости, а также хорошей адгезии, можно добавлять эпоксидные смолы для улучшения характеристик покрытия. На рисунке 3 показано применение модифицированных фенольных смол в покрытиях. 3. Применение модифицированных фенольных смол в фенольных клеяхФенольные клеи в основном изготавливаются из модифицированных термореактивных фенольных смол. При использовании фенольной смолы её вязкость может быть проблематичной, что ограничивает её применение только при склеивании фанеры. Однако модификация фенольной смолы полимерами может улучшить её термостойкость и адгезию. Фенольно-нитрильные клеи могут обладать хорошей механической прочностью и ударопрочностью, особенно при ударопрочности. 4. Применение модифицированных фенольных смол в волокнахФенольные смолы также широко применяются в волоконной промышленности. Фенольную смолу расплавляют и вытягивают в волокна, которые затем обрабатывают полиоксиметиленом. Через некоторое время нити затвердевают, образуя волокно с прочной структурой. Для дальнейшего повышения прочности и модуля упругости волокна модифицированную фенольную смолу можно смешать с расплавленным полиамидом низкой концентрации и вытянуть в волокна, как показано на рисунке 4. Спряденные волокна обычно имеют желтый цвет и обладают высокой прочностью. Они не плавятся и не горят даже при температуре 8000 °C. Кроме того, они самозатухают в этих суровых условиях, предотвращая возникновение пожара в самом очаге. При комнатной температуре модифицированные полиамидом волокна из фенольной смолы обладают высокой устойчивостью к концентрированным соляной и плавиковой кислотам, но менее устойчивы к сильным кислотам и основаниям, таким как серная и азотная кислота. Эти продукты в основном используются в производстве защитной одежды на производстве и для внутренней отделки помещений, сводя к минимуму травмы и гибель сотрудников в случае пожара. Они также широко используются в качестве изоляционных и теплоизоляционных материалов в инженерных проектах. 5. Применение модифицированных фенольных смол в антикоррозионных материалахФенольные смолы используются для производства антикоррозионных составов, но их модифицированные версии встречаются чаще. Их часто можно встретить в виде фенольных мастик, фенольно-эпоксидных композитных стекловолокон или фенольно-эпоксидных покрытий. Хорошим примером являются фенольно-эпоксидные покрытия, сочетающие кислотостойкость фенольных смол с щелочестойкостью и липкостью эпоксидных смол. Благодаря этому они отлично подходят для защиты трубопроводов и транспортных средств от коррозии. 6. Применение модифицированной фенольной смолы в Теплоизоляционные материалыБлагодаря тому, что модифицированная фенольная смола обладает превосходной термостойкостью по сравнению с чистой фенольной смолой, модифицированные фенольные пены занимают видное место на рынке теплоизоляции, как показано на рисунке 5. Модифицированные фенольные пены также обеспечивают теплоизоляцию, имеют малый вес и устойчивы к самовозгоранию. Более того, при воздействии пламени они не капают, эффективно предотвращая распространение огня. Поэтому они широко используются в теплоизоляции окрашенных стальных листов, изоляции помещений, центральных кондиционеров и трубопроводов, требующих низких температур. В настоящее время пенополистирол является наиболее широко используемым изоляционным материалом на рынке, но его эксплуатационные характеристики значительно уступают характеристикам модифицированной фенольной пены. Благодаря своей низкой теплопроводности и превосходной теплоизоляции модифицированная фенольная пена заслужила титул «Короля изоляции» в изоляционной промышленности. Веб-сайт: www.elephchem.comВотсап: (+)86 13851435272Электронная почта: admin@elephchem.com

1. Введение в фенольные смолы Феноформальдегидная смола Фенольные смолы образуются в основном путём поликонденсации фенола и формальдегида. Фенольные смолы были впервые случайно получены немецким учёным Байером в 1780-х годах. Он смешал фенол и формальдегид и обработал их, получив жидкий продукт. Однако Байер не стал проводить дальнейших исследований и обсуждать этот продукт. Лишь в XIX веке Блумер, опираясь на труды немецкого химика Байера, успешно получил фенольную смолу, используя винную кислоту в качестве катализатора. Однако из-за сложности процесса и высокой стоимости индустриализация не состоялась. Лишь в 1820-х годах американский учёный Бакленд положил начало эпохе фенольных смол. Он заметил этот химический продукт и, проведя систематические исследования и обсуждения, в конечном итоге предложил метод отверждения фенольных смол «под давлением и нагревом». Это заложило основу для дальнейшего развития фенольных смол и последующего быстрого развития этого типа смол. 2. Исследования модифицированных фенольных смолОднако, с развитием технологий, учёные обнаружили, что традиционные фенольные смолы всё чаще не отвечают потребностям развивающихся отраслей. В связи с этим была предложена концепция модифицированных фенольных смол. Это предполагает использование фенольной смолы в качестве матрицы и добавление армирующей фазы для улучшения её свойств. Хотя традиционные фенольные смолы обладают высокой термостойкостью и устойчивостью к окислению благодаря введению в матрицу жёстких групп, таких как бензольные кольца, они также имеют ряд недостатков. В процессе получения фенольные гидроксильные группы легко окисляются и не участвуют в реакции, что приводит к высокой концентрации фенольных гидроксильных групп в готовом продукте и появлению примесей. Кроме того, фенольные гидроксильные группы обладают высокой полярностью и легко притягивают воду, что может привести к низкой прочности и плохой электропроводности изделий из фенольных смол. Длительное воздействие солнечного света также может существенно изменить свойства фенольной смолы, вызывая изменение цвета и повышенную хрупкость. Эти недостатки существенно ограничивают применение фенольных смол, поэтому для их устранения необходима модификация фенольных смол. В настоящее время основными типами модифицированных фенольных смол являются поливинилацетальная смола, эпоксидно-модифицированная фенольная смола и силикон-модифицированная фенольная смола. 2.1 Поливинилацетальная смолаПоливинилацетальную смолу в настоящее время модифицируют путем введения других компонентов. Принцип заключается в конденсации поливиниловый спирт (ПВА) и альдегида в кислых условиях с образованием поливинилацеталя. Это в первую очередь связано с тем, что поливиниловый спирт водорастворим, а конденсация альдегида предотвращает его растворение в воде. Затем этот альдегид смешивают с фенольной смолой при определенных условиях, что позволяет гидроксильным группам фенольной смолы соединяться с гидроксильными группами поливинилацеталя, подвергаясь поликонденсации и удаляя молекулу воды с образованием привитого сополимера. Благодаря введению гибких групп, добавленный поливинилацеталь повышает прочность фенольной смолы и снижает скорость ее схватывания, тем самым уменьшая давление формования изделий из поливинилацеталя. Однако единственным недостатком является снижение термостойкости изделий из поливинилацеталя. Поэтому эта модифицированная фенольная смола часто используется в таких областях, как литье под давлением. 2.2 Эпоксидно-модифицированная фенольная смолаЭпоксидно-модифицированную фенольную смолу обычно получают с использованием эпоксидной смолы на основе бисфенола А в качестве армирующей фазы и фенольной смолы в качестве матрицы. Эта реакция в первую очередь включает реакцию этерификации между фенольными гидроксильными группами в фенольной смоле и гидроксильными группами в эпоксидной смоле на основе бисфенола А, что приводит к связыванию гидроксильных групп в фенольной смоле и гидроксильных групп в эпоксидной смоле на основе бисфенола А, удаляя молекулу воды и образуя эфирную связь. Впоследствии гидроксиметильные группы в фенольной смоле и концевые эпоксидные группы в эпоксидной смоле на основе бисфенола А подвергаются реакции раскрытия цикла, образуя трехмерную структуру. Другими словами, отверждающее действие эпоксидной смолы на основе бисфенола А стимулируется фенольной смолой, что приводит к дальнейшим структурным изменениям. Благодаря своей сложной структуре эта модифицированная смола обладает превосходной адгезией и прочностью. Кроме того, модифицированный продукт обладает термостойкостью эпоксидной смолы на основе бисфенола А, что позволяет считать эти два материала взаимодополняющими и улучшающими друг друга. Поэтому этот материал в основном используется в литье, производстве клеев, покрытий и других областях. 2.3 Фенольная смола, модифицированная силикономСиликон-модифицированная фенольная смола использует силикон в качестве армирующей фазы. Благодаря наличию кремний-кислородных связей в силиконе, силикон обладает превосходной термостойкостью, значительно более высокой, чем у типичных полимерных материалов. Однако силикон имеет относительно низкую адгезию. Поэтому силикон может быть введен для повышения термостойкости фенольной смолы. Принцип заключается в том, что силиконовые мономеры реагируют с фенольными гидроксильными группами в фенольной смоле с образованием сшитой структуры. Эта уникальная сшитая структура приводит к получению модифицированного композитного материала с превосходной термостойкостью и прочностью. Испытания показывают, что этот материал хорошо выдерживает высокие температуры в течение длительного времени. Вот почему его часто используют в ракетах и ​​снарядах, которые должны выдерживать экстремальные температуры. Фенольные смолы обычно модифицируются описанными выше методами. Вы можете получить модифицированные смолы, такие как эпоксидные, силиконовые и поливинилацетальные, используя фенольную смолу. Другой способ — превратить альдегиды или фенолы в другие вещества, а затем провести их реакцию с фенолами или альдегидами для получения модифицированных смол, таких как фенольная новолачная смола и фенольную смолу, модифицированную ксилолом. В качестве альтернативы, реакции без фенола могут привести к образованию фенольной смолы первой стадии, которая затем вступает в реакцию с образованием фенольной смолы второй стадии, например, дифенилэфирформальдегидной смолы. Веб-сайт: www.elephchem.comВотсап: (+)86 13851435272Электронная почта: admin@elephchem.com

Углеродная пена, функциональный углеродный материал с сотовой структурой, обладает не только превосходными свойствами, такими как низкая плотность, высокая прочность, стойкость к окислению и регулируемая теплопроводность, но и превосходной технологичностью. Поэтому она может использоваться в качестве теплопроводника, изолятора, носителя катализаторов, биоотвердителя и абсорбера. Она имеет широкие перспективы применения в военной сфере, энергосберегающей строительной изоляции, химическом катализе, биологической очистке сточных вод и энергетике. Углеродную пену можно разделить на два вида: легко пропускающую тепло (теплопроводящую) и препятствующую прохождению тепла (теплоизоляционную). Разница заключается в степени превращения исходного углеродного материала в графит. Мезофазный пек и фенольная смола являются двумя типичными углеродсодержащими прекурсорами для производства углеродной пены с высокой и низкой теплопроводностью соответственно. В настоящее время как термореактивные, так и термопластичные фенольные смолы являются высококачественными углеродсодержащими прекурсорами для производства углеродной пены с низкой теплопроводностью. Используя фенольную смолу в качестве сырья, можно получить фенольную пену путем добавления вспенивателя и отвердителя и вспенивания при нормальном давлении. Углеродная пена затем получается путем высокотемпературной карбонизации. Прочность на сжатие этой углеродной пены составляет менее 0,5 МПа, что ограничивает область ее применения. Когда Фенольная смола 2402 В качестве сырья используется углеродная пена, поры которой, полученные при различных давлениях вспенивания, имеют форму, близкую к сферической (рисунок 6). Поскольку вспенивающий агент не добавляется, процесс вспенивания происходит по механизму самовспенивания, при котором материал матрицы подвергается реакции крекинга при определенной температуре, генерируя соответствующие низкомолекулярные газы. По мере образования газов они собираются и разрастаются, образуя поры. Вязкость, структура, объем, форма и скорость выделения газа из основного материала изменяются по мере образования крекинг-газа. Это означает, что структура пор в углеродной пене зависит от вязкости основного материала, скорости выделения газа, объема, скорости изменения его вязкости и внешнего давления в диапазоне температур вспенивания.При температурах вспенивания от 300 до 425 °C фенольная смола 2402 выделяет много крекинг-газа (рисунок 3(а)) и имеет низкую вязкость (

Феноформальдегидная смола (ФФ) — это разнообразная группа синтетических смол, получаемых реакцией фенольных соединений и альдегидов. Эти смолы были впервые описаны в 1870-х годах, когда Байер осуществил первый синтез. Позднее, в 1909 году, благодаря постоянным исследованиям, американский учёный Л. Х. Бакеланд создал полезную систему фенольных смол. Затем он основал компанию Bakelite Company, которая начала промышленное производство фенольных смол. В настоящее время эти смолы широко используются в формовочных компаундах, средствах для укладки волос, изоляционных материалах, покрытиях, герметизирующих и огнеупорных материалах. 1. Синтез фенольных смол Фенольные смолы производятся из разнообразного сырья, что приводит к различным типам и свойствам. Фенолформальдегидная смола – наиболее используемая промышленная смола. Она производится из фенола и формальдегида в двухстадийном процессе, включающем присоединение и поликонденсацию. В зависимости от конкретных требований к материалу, ход реакции и скорость присоединения и поликонденсации можно контролировать, варьируя условия синтеза фенольных смол, что позволяет получать смолы с различной молекулярной структурой, вязкостью, содержанием твердых веществ и остаточным содержанием углерода. 2. Классификация фенольных смол Молекулярную структуру фенольных смол можно изменять, регулируя параметры синтеза. Эти параметры влияют на реакции присоединения и поликонденсации. В зависимости от молекулярной структуры фенольные смолы можно разделить на термопластичные и термореактивные.2.1 Термопластичная фенольная смола (новолак) Термопластичная фенольная смола (например, Фенольная смола 2402) представляют собой линейные фенольные смолы, характеризующиеся линейной молекулярной структурой. Их в основном получают путем реакции избытка фенола (P) с формальдегидом (F) в кислых условиях.Термопластичные фенольные смолы получаются в результате двухстадийной реакции: сначала реакции присоединения, затем реакции поликонденсации. Поскольку реакция протекает в кислой среде, присоединение в основном приводит к образованию монометилольных групп в орто- и пара-положениях бензольного кольца (см. рисунок 2). Вторая стадия, поликонденсация, в основном включает дегидратацию полученного монометилолфенола с помощью фенольного мономера. Кроме того, в кислых условиях скорость реакции поликонденсации значительно выше, чем скорость реакции присоединения. Более того, фенола в реакционной системе больше, чем формальдегида. Это приводит к тому, что гидроксиметильные группы, образующиеся в процессе присоединения, быстро реагируют с избытком фенола в системе с образованием линейных макромолекул, что приводит к отсутствию активных гидроксиметильных функциональных групп в молекулах продукта реакции. Структурная формула представлена на рисунке 4.2.2 Термореактивная фенольная смола (резоль) Термореактивная фенольная смола (например, Фенольная смола для электронных материалов) представляет собой относительно реакционноспособный промежуточный продукт, синтезируемый путем взаимодействия в течение определенного периода времени под действием щелочного катализатора и тепла при молярном соотношении формальдегида к фенолу больше 1. Поэтому, если процесс синтеза не контролируется, он может легко бурно реагировать, приводя к гелеобразованию и даже реакциям сшивания, в конечном итоге образуя нерастворимые и неплавкие макромолекулы. Процесс синтеза термореактивной фенольной смолы также делится на два этапа. Начальный этап включает реакцию присоединения, в ходе которой на бензольном кольце, в частности, в орто- и пара-положениях, образуются гидроксиметильные группы, что приводит к образованию монометилолфенола. Поскольку реакционная активность активных атомов водорода в орто- и пара-положениях бензольного кольца значительно выше, чем у гидроксильной группы на гидроксиметильной группе в щелочных условиях, образующаяся гидроксиметильная группа нелегко поликонденсируется. Активные атомы водорода на бензольном кольце могут реагировать с большим количеством гидроксиметильных групп, что приводит к образованию диметилола и триметилолфенола. На рисунке 5 показана эта реакция присоединения. Затем происходит реакция поликонденсации, в ходе которой полиметилольные группы реагируют с активными атомами водорода на фенольном мономере. Это создает метиновый мостик, или гидроксиметильные группы дегидратируются с образованием простой эфирной связи. По мере продолжения этой поликонденсации образуется разветвленная резольная фенольная смола. Механизм отверждения термореактивных фенольных смол весьма сложен. В настоящее время наиболее распространенная теория основана на наличии активных гидроксиметильных групп в молекулярной структуре термореактивных фенольных смол. При нагревании эти гидроксиметильные группы реагируют двумя способами: с активными атомами водорода бензольного кольца с образованием метиленовых связей или с другими гидроксиметильными группами с образованием простых эфирных связей. 3. Механизм связывания фенольных смол как связующих веществ Существуют четыре основные концепции, объясняющие, как полимерные клеи склеивают компоненты: механическое сцепление, диффузия, электронное притяжение и адсорбция. Для систем на основе фенольных смол ключевым является механическое сцепление. Процесс склеивания фенольных смол происходит в два этапа. Сначала смола проникает во все мелкие отверстия и неровности на поверхности склеиваемого материала. Для этого смола должна хорошо смачивать поверхность. Затем фенольная смола затвердевает. В ходе этого процесса молекулы объединяются, образуя сеть. Это позволяет молекулам смолы застревать в отверстиях и неровностях, создавая прочное сцепление, которое надежно удерживает смолу и поверхность. Веб-сайт: www.elephchem.comВотсап: (+)86 13851435272Электронная почта: admin@elephchem.com