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 смол
Однако, 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 смола
Поливинилацетальную 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 смола
Эпоксидно-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 силиконом
Силикон-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.com
Вотсап: (+)86 13851435272
Электронная почта: admin@elephchem.com
Поддерживается сеть IPv6
