腰果油改性酚醛樹脂的方法及應用

何江成

摘 要：本文主要介紹了腰果油的主要組成成分和它的具體結構，進一步得出腰果成分中化合物的特征。研究脂族化合物和改性酚醛腰果油的四種方法分別是：苯酚混合法，雙酚法組合法，苯酚預備法（預聚法），苯酚共混法（共混法）。除此之外，本篇文章還介紹了在對腰果油進行改性后，改性腰果油在人們生活中的應用。

關鍵詞：腰果油；改性酚醛樹脂，方法；應用

酚醛樹脂是通過苯酚（主要是苯酚）和醛（主要是甲醛）共同混合，然后進一步形成合成樹脂[1]。根據(jù)反應體系催化劑的關系，苯酚和醛可分為兩類：熱塑性酚醛樹脂（Novolax）和硬質塑料酚醛樹脂（Legor）[2]。熱塑性酚醛樹脂是通過將酚類和醛類進行混合，然后通過酸性催化劑加以催化合成的產物。熱塑性酚醛中，酚類和醛類的比例大于一，即酚類比醛類多，這種熱塑性酚醛中沒有活性甲基，所以，不需要添加任何的加固劑。硬質塑料酚醛則是在酚類醛類的比例小于一，且催化劑為堿性條件下進行混合生成的，這種樹脂中自含加固劑，所以，可以自行固化。

1.腰果油

1.1概述

腰果油（CNSL）是一種非常豐富的生物資源，可采用干壓或腰果精華提取來獲得。天然腰果油主要由四種成分組成：約91%腰果和約9%的其他兩種少量的山楂油。將天然腰果油加熱并進一步脫羧，使腰果堆切換成白熾化形式，就可以形成商業(yè)用途的腰果油。因此，商品腰果油不含腰果酸，它的主要成分是枸杞和腰果。酚醛樹脂因其高機械強度，優(yōu)異的耐熱性，耐火性，低毒性和低煙霧性而被廣泛用于航空航天業(yè)，汽車業(yè)，電子和工程行業(yè)。除此之外，它還可以與其他聚合物混合，以更好地實現(xiàn)它自身的高性能。[3]。由于目前人們對海外生態(tài)環(huán)境和資源危機更加重視，所以不僅是國內還是國外，都加上了對酚醛樹脂合成技術的發(fā)展，所以，在近幾年，合成改性樹脂和腰果油進一步滾得了可再生能力，進一步改善了國內外的自然生態(tài)環(huán)境。

從上述腰果油的結式表明，腰果油是一種具有苯環(huán)的烷基酚，該苯環(huán)不僅具有酚羥基，而且在多個碳環(huán)核中存在苯酚，除此之外，它具有15個碳原子，且每個碳原子上都含有不飽烴。需要注意的是，具有上述結構特征的腰果油也具有酚類化合物的性質，即腰果油也具有脂族化合物的柔韌性和聚合不飽性。由此可見，腰果油可以用作酚醛樹脂和橡膠的改性劑，人們生活中的增塑劑，油漆，粘合劑等。

1.2主要成分腰果酚的紅外光譜

腰果油的紅外光譜分析為：在酚羥基張力下3330.61cm-1處振動；圖1，芳烴環(huán)在3009.08cm-1處的張力振動；亞甲基在1，2924.28cm-1處張力振動；苯酚在 12853.11處張力振動，除此之外，腰果油的亞乙基在1858.76 cm處的第一條主鏈上含有芳香環(huán)碳 - 碳雙鍵結構，這使得腰果油具有烷基苯的基本特征。

2.腰果油改性酚醛樹脂的主要方法

2.1混酚法

混合酚醛方法意味著需要在特定比例的情況下，將苯酚和腰果油注入反應器中，在聚合催化劑的影響下直接形成反應，進一步將腰果油改性成腰果酚樹脂。需要注意的是，反應的產物取決于催化劑和組合物使用，使用的催化劑和組合物體不同，也可以獲得不同的產物。

2.2雙酚法

雙酚法是指按照一定的比例將苯酚和腰果油在反應器中進行混合，并在酸催化劑的影響下，腰果和酚烴油會不斷形成反應，需要注意的是，反應溫度應該控制在164℃左右，然后將反應器放在100℃的環(huán)境中靜放1至2小時，然后再進行冷卻，在冷卻后加入甲醛，最后通過常壓脫水和真空脫水的方法產生熱塑性樹脂。

2.3預聚法

在預聚法的操作步驟中，首先需要通過催化劑的作用將腰果油合成苯酚 - 甲醛樹脂的預聚物，然后通過常規(guī)反應合成苯酚和甲醛，以后在合成物中加入預聚物進行反應，最終形成酚醛樹脂。

2.4共混法

混合法的主要目的是生產酚醛樹脂，這需要首先將腰果油引入反應器中，然后在加入催化劑的情況下進行加熱，直至達到特定溫度然后進行縮聚。在反應器中，苯酚 - 甲醛縮聚反應是酚苯樹脂產生的早期階段現(xiàn)象，在加入其他幾種聚合物后，就可以得到混合的改性酚醛樹脂。

3.腰果油改性酚醛樹脂的主要應用

3.1腰果油改性酚醛樹脂在輪胎中的應用

改性腰果酚醛樹脂主要用作輪胎和橡膠制品的加固劑，也被人們稱為熱塑性酚醛樹脂。對腰果油進行改性的主要目的在于改善腰果油與橡膠的相容性，使用在早期就具有優(yōu)異的增塑和軟化效果，并進一步降低橡膠共混物的粘度。除此之外，為了獲得更佳的增強效果，我們需要添加9%至11%的亞甲基供體，這樣可以使得最終的橡膠混合物在橡膠和苯酚硫發(fā)生硫化的過程中增強樹脂的粘合度。除此之外，還可以改善樹脂的熱縫固化性能，進一步降低橡膠混合物的復雜性等。

3.2腰果油改性酚醛樹脂在摩擦材料中的應用

改造后的腰果酚醛樹脂主要用于生產汽車的剎車片。它是將常規(guī)粉末狀的催化劑（包括熱塑性樹脂和硬化劑）通過混合腰果油來達到提高韌性和耐熱性的目的。樹脂可以用作摩擦材料，這就說明樹脂具有優(yōu)異的摩擦特性，在摩擦過程中，在腰果油表面上形成的碳化膜具有柔軟且堅固并且不易破碎的特性，所以，在進行剎車片制造時，需要保證腰果油材料表面可以處于的加熱狀態(tài)，以確保摩擦材料具有均勻和穩(wěn)定的摩擦行為[6]使用丁腈橡膠（NBR）和腰果油作為改性劑來改性酚醛樹脂，可以增強它們的耐磨性，韌性，硬度，摩擦性和耐熱性。但是，這些特性在高溫下極易被破壞。很明顯，相關人員需要在處理過程中盡量將熱膨脹和熱分解的程度最小化。

3.3腰果油改性酚醛樹脂在模塑料中的應用

酚醛模塑材料通常是將酚醛樹脂作為人們生活中的粘合劑，固化劑，填料，脫模劑等。它是腰果油和苯酚材料通過研磨形成的粉末狀，然后進一步制成的產品。這種改性的目的主要是為了改善酚醛樹脂的耐熱性和韌性。需要注意的是，腰果油中的酚羥基和碳鏈C15的高碳數(shù)對成型材料的性質有重要影響。所以，在諸如對其進行縮聚等的實驗研究中，需要將軟化點控制在83至91℃的范圍內，也必須保證膠凝時間能夠在41至61秒范圍內，并且在使用具有酚醛樹脂的碳二醇時，需要將粘度控制在16.1至18.1mPa？s以內。如果嚴格控制了這些標準，那么就可以將材料的強度和抗沖擊性提高約11%，也可以將材料的耐熱溫度提高約6至9℃，除此之外，還可以顯著降低混合材料的成本。

3.4腰果油改性酚醛樹脂在酚醛泡沫中的應用

酚醛泡沫是通過將酚醛樹脂進行發(fā)泡而獲得的泡沫，這被人們認為是第三代新興的絕緣體，且它也是現(xiàn)在各個領悟運用最廣泛的絕緣形式，被稱為“絕緣之王”。與聚苯乙烯泡沫，聚氯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫和其他行業(yè)最佳保溫材料相比，它具有優(yōu)異的耐火性。然而，它也存在諸如大規(guī)模易碎，不易于去除爐渣和頂壁修復復雜的一系列缺點。所以，將腰果油進行改性的最終目的就是改善泡沫樹脂的上述缺點，只有這樣，才能保證酚醛泡沫可以明顯改善自身存在的缺點。

3.5腰果油改性酚醛樹脂在層壓板中的應用

改性酚醛腰果樹脂在保溫領域的價值，不僅可以對生產工藝進行優(yōu)化，還可以改善樹脂材料的耐水性，導電性和抗沖擊性。所以，利用這種環(huán)氧改性的酚醛樹脂，可以進一步改進樹脂的整體性能。

3.6腰果油改性酚醛樹脂在酚醛纖維中的應用

酚醛纖維是將酚醛樹脂通過熔化，輻射和固化而形成的。它具有高耐火性，高隔熱性，高絕緣性和良好的耐化學性。它可用于導彈絕緣和航空隔音。但是，利用這種材料可能會對人體造成傷害，所以，在實際的運用中，它還是存在很多的限制，與純酚醛纖維相比，腰果油的引入顯著提高了改性酚醛纖維的斷裂伸長率和抗沖擊性，不僅如此，還進一步提高了樹脂的熱穩(wěn)定性和進一步降低了樹脂中的碳含量。

4結語

隨著石化原料價格的上漲，合適人們生活用途的能源研發(fā)就必須引起人們的重視，所以，將酚醛樹脂等化學工業(yè)運用在能源研發(fā)中，可以促進我國可再生能源的發(fā)展。且目前來說，用于酚醛樹脂工業(yè)的腰果和黃油的開發(fā)為可再生能源的研發(fā)提供了巨大的潛力。在未來，將高性能酚醛樹脂用于新能源開發(fā)，是未來新能源發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]唐路林，李乃寧，吳培熙.高新能酚醛樹脂及其應用技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007：1.

[2]薛斌，張興林.酚醛樹脂的現(xiàn)代應用及發(fā)展趨勢[J].熱固性樹脂，2007，22（4）：47-50.