有機硅改性酚醛樹脂的研究

張蔓青

（旭有機材樹脂（南通）有限公司，江蘇南通 226017）

有機硅改性酚醛樹脂的研究

張蔓青

（旭有機材樹脂（南通）有限公司，江蘇南通 226017）

酚醛樹脂是目前應(yīng)用最為廣泛的一種合成樹脂，近些年國內(nèi)外對酚醛樹脂的研究也越來越普遍。對此，在對酚醛樹脂的分類進行介紹的基礎(chǔ)上，對有機硅改性酚醛樹脂的機理和方法進行了深入探討，以期對酚醛樹脂的應(yīng)用給予一定的經(jīng)驗借鑒。

有機硅；酚醛樹脂；機理；方法

在合成樹脂中，酚醛樹脂是發(fā)現(xiàn)最早的一種樹脂，并且在目前人們的生活中應(yīng)用最為廣泛，但因為其熱分解溫度和抗氧化能力較差，因此許多耐火制品生產(chǎn)企業(yè)和一些科研院所把對酚醛樹脂結(jié)合劑的耐熱性進行改性作為了當(dāng)前研究工作的重點內(nèi)容。

1 酚醛樹脂的類別

酚醛樹脂有多種分類方法，可按照酚醛樹脂是否為線性縮聚物或高支化型縮聚物，將其劃分為熱固性和熱塑性酚醛樹脂兩大類，熱固性酚醛樹脂又可以稱為可溶酚醛樹脂，或者是一階酚醛樹脂，熱固性的酚醛樹脂合成條件為∶堿性催化劑、苯酚和甲醛等物質(zhì)按一定的比例混合進行混合形成的，在熱固性酚醛樹脂中，含有可以進行進一步反應(yīng)的羥甲基活化基團，在酸性條件或加熱條件下可以交聯(lián)固化；熱塑性的酚醛樹脂又名線型酚醛樹脂，這種樹脂是由pH值小于3的強酸催化劑、苯酚和甲醛經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋壤旌闲纬傻?，熱塑性的酚醛樹脂中需要加入固化劑才能夠形成具有立體三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不溶不熔的固化物。除上述兩種酚醛樹脂外，還有一種高鄰位酚醛樹脂，這種酚醛樹脂是在強酸和金屬離子的共同催化下形成的一種熱塑性酚醛樹脂，這類樹脂與其他熱塑性酚醛樹脂相比，具有易成型、固化速度快、適合注射成型等特點，同時在進行改性酚醛樹脂的研究中，這類樹脂常作為基體進行改性。

2 有機硅改性酚醛樹脂的機理與方法

2.1 共混改性酚醛樹脂

有機硅共混改性酚醛樹脂是指將酚醛樹脂和有機硅改性劑進行混合，并加以合適的固化劑而固化形成的一種樹脂，這種酚醛樹脂的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能取決于其共混體系中的各個組分之間的相容性。由于酚醛樹脂和有機硅的溶度有較大的的差異，所以如果只是簡單的將兩者進行混合，就會因兩者接觸面之間的張力較大而呈現(xiàn)出分離狀結(jié)構(gòu)，造成改性效果不佳的后果。因此，在進行酚醛樹脂和有機硅的改性時，可過增容結(jié)構(gòu)或者是偶聯(lián)劑的加入來提高兩者的相容性。

在進行酚醛樹脂的共混改性時，主要有直接共混法、在體系中引入增容結(jié)構(gòu)、在體系中添加偶聯(lián)劑等方法。在共混體系中引入具有較強極性的基團或者活性分子，利用其中存在的相互作用力使共混體系中各分子之間的物理或化學(xué)作用力增強，從而使述職各成分間的相容性增強。在實際的共混改性酚醛樹脂制備中，常用的增容劑或增容基團有丁腈橡膠分子、八氨基苯基倍半硅氧烷以及環(huán)氧基團等。上述增容劑或增容基團的引入不僅有效增強了酚醛樹脂和有機硅之間的物理作用和化學(xué)作用，還可以在一定程度上提高了共混改性酚醛樹脂的韌性和耐熱性，其熱分解溫度也有了較大的提高。

除增容結(jié)構(gòu)外，在以上反應(yīng)體系中引入偶聯(lián)劑也可以有效地改善酚醛樹脂的改性效果，在此不做贅述。

2.2 共聚改性酚醛樹脂

共聚改性是利用有機硅和酚醛樹脂中的活性基團間的化學(xué)反應(yīng)，使兩者形成接枝或嵌段共聚物，通過有機硅和酚醛樹脂之間的穩(wěn)定的化學(xué)鍵進行連接，從而有效地解決有機硅和酚醛樹脂之間的相容性問題。

通常以共聚形式進行酚醛樹脂改性時常選用帶有烴基、烷氧基的有機硅進行，因為有機硅中帶有的這些基團可以和酚醛樹脂上的烴基發(fā)生結(jié)合，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，使兩者之間可以穩(wěn)定地結(jié)合。

有研究表明，利用帶有環(huán)氧基的有機硅進行酚醛樹脂的改性實驗，向其中加入一定量的八正丙基縮水甘油醚作為交聯(lián)劑，通過環(huán)氧基與烴基之間的反應(yīng)在反應(yīng)體系中引入有機硅，使有機硅與酚醛樹脂穩(wěn)定結(jié)合。并且隨著交聯(lián)劑量的增加，改性酚醛樹脂的耐熱性可以有所提升，且其表面性能與疏水性增強。曾經(jīng)有業(yè)內(nèi)人士利用苯酚、甲醛和硼酸按照一定比例混合得到硼改性酚醛樹脂，這一改性酚醛樹脂中含有穩(wěn)定的硼氧鍵和硅氧鍵，使該結(jié)構(gòu)具有較強的穩(wěn)定性，這樣的結(jié)構(gòu)有效降低了改性樹脂的熱質(zhì)量損失率，表明改性樹脂的耐熱性有了一定程度上的提高。

3 結(jié)論與思考

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，高分子材料正逐漸向高性能化、復(fù)合化、精細化和功能化方向發(fā)展，其也在酚醛樹脂的改性過程中給予了一定的借鑒和指導(dǎo)，并為其改性方法和改性助劑的選擇指明了方向。在今后的酚醛樹脂研究中，其研究重點主要集中在以下兩方面∶一是在現(xiàn)有的酚醛樹脂改性技術(shù)基礎(chǔ)條件上，對其改性條件進行完善，同時致力于開發(fā)高性價比的產(chǎn)品，在提高改性樹脂性能的同時降低生產(chǎn)成本，以更好地適應(yīng)市場的發(fā)展；二是從聚合物的結(jié)構(gòu)、性能和工藝相關(guān)性角度進行考慮，開發(fā)多功能性的酚醛樹脂產(chǎn)品，進一步提高改性酚醛樹脂各成分之間的相容性和韌性，有效提高其耐熱性，使該有機材料在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

[1] 劉成林，周傳健，趙新新，等.有機硅改性酚醛樹脂的研究進展[J].有機硅材料，2014，（5）∶395-402.

[2] 左小華，石華端，張世磊，等.有機硅改性熱塑性酚醛樹脂制備的研究[J].廣東化工，2011，（7）∶16-17.

Study on Silicone Modified Phenolic Resin

Zhang Man-qing

Phenolic resin is one of the most widely used synthetic resins in recent years.In this regard，this paper in the classification of phenolic resin，the mechanism and the method of silicone modified phenolic resin are discussed and the application of phenolic resin in order to give some experience.

silicone；phenolic resin；mechanism；method

TQ323.1

A

1003-6490（2017）02-0116-01

2017-02-15

張蔓青（1979—），女，助理工程師，主要研究方向為酚醛樹脂原料檢測、中控分析、廢水檢測、成品檢測。