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酚醛树脂的合成 2016 3 29 目录 1 有机化合物的概念2 有机化合物中碳原子的成键特点3 有机化合物的分类4 酚醛树脂的合成 一 有机化合物概念 1 有机化合物 通常称含C元素的化合物为有机化合物 简称有机物 但碳的氧化物 碳酸盐 氰化物 硫氰化物等除外 氰化钾 KCN 氰酸铵 NH4CNO 尿素 H2NCONH2 碳化硅 SiC 乙炔 C2H2 醋酸 2 有机化学 研究有机物的组成 结构 性质 制备方法与应用的科学 3 有机化合物的基本概念A 烃 仅含碳和氢两种元素的有机物 又称为碳氢化合物 烃的衍生物 烃分子里的氢原子被其他原子或原子团取代而衍变成的有机物 B 基 有机物分子中去掉某些原子或者原子团后剩下的原子团 注意 基不带电荷 呈电中性 有未成对电子存在 不稳定 不能单独存在 如 OH 羟基 电子式 OH 氢氧根 电子式 必须掌握的烃基包括 甲基 CH3 乙基 C2H5 正丙基 CH2CH2CH3 异丙基 CH CH3 2 等 元素周期表 jpg C 官能团 决定化合物特殊性质的原子或原子团 必须掌握的官能团包括 碳碳双键 C C 碳碳三键 C C 卤素原子 X 羟基 OH 醛基 CHO 羧基 COOH 酯键 COO 氨基 NH2 肽键 C NH O 硝基 NO2 等 注意 苯环不是官能团 元素周期表 jpg 二 有机化合物中碳原子的成键特点 1 碳原子的成键特点 1 每个C不但可与其他原子形成四个共价键 而且C与C间也可形成共价键 2 C原子间不仅可以形成 还可以形成与 3 多个C原子间可以形成长短不一的C链 C链中带有支链 还可以结合成C环 且C链与C环也可结合 在计算碳原子的化合价时一般先算出别的原子的总化合价 在有机物中H 1价 O 2价 N 氨基中 3价 X 卤素 1价 3 有机化合物的分类 1 按照构成有机化合物分子的碳的骨架来分 2 按照有机物的特性和官能团来分 烃 烃的衍生物 合成酚醛树脂 酚醛树脂 酚类化合物 醛类化合物缩聚产物的通称 其中以苯酚 甲醛缩聚而成的酚醛树脂最重要 合成条件酚醛树脂的合成及固化符合体型缩聚规律 体型缩聚 某一2官能度单体和另一个2以上官能度单体缩聚 将交联成体型高聚物 单体分子在发生聚合反应时 参加反应的官能团数目或某些功能团在化学反应中所具有的反应能力 也就是在反应体系中实际起反应的单体的官能团数 例1 2HOOC CH2 4 COOHHO CH2 4 OH 酚醛树脂所用的原料有 醛类 2官能度单体 常用甲醛酚类 多官能度单体 如苯酚三官能度 为什么 苯酚 俗称石炭酸 1 熔点40 9 沸点181 7 无色针状晶体 2 有特殊气味 在空气中易氧化呈微红色 3 有毒 对皮肤有刺激性和腐蚀性 易渗入皮肤 4 能溶于极性和非极性溶剂中 如乙醇 苯 甲醛水溶液 5 在水中部分溶解 溶解度随温度增高而增大 当T 65 时 能与水以任意比例互溶 甲醛 又称蚁醛 物理性质 无色气体 有特殊刺激气味 易溶于水 醇 二甲苯等中 水溶液最高浓度达55 40 的水溶液称福尔马林 无色透明 化学性质 常温下极易聚合生成高分子量的聚合体 聚甲醛 呈白色粉末状 影响缩聚的因素 醛 酚 1 摩尔比 碱催化 可以人为控制缩聚反应程度 如可控制在可溶 可熔阶段的热固性酚醛树脂或一阶酚醛树脂 进一步加热可使其进一步缩聚 固化 无规予聚物 酸催化 反应难以控制 无实用价值 醛 酚 1酸催化 合成热塑性酚醛树脂 线型结构 又称为二阶酚醛树脂 碱催化 反应初期得到的是一阶树脂在酚中的溶液 如保持酚存在 进一步加热可得二阶酚醛树脂 酚 醛反应存在一个中性点 即PH 3 0 3 1时 酚 醛不反应 3 1 2热固性一阶酚醛树脂的合成 1 合成原理合成条件 醛 酚 1 一般控制在1 1 5之间 碱催化 如NaOH Ba OH 2 NH3 H2O等 1 苯酚 甲醛的加成反应 缩聚反应起始阶段发生 2 当温度进一步升高时 各种羟甲基酚之间发生缩合反应 生成二酚核和多酚核的低聚物 3 随着反应温度升高 反应时间延长 最后将生成高度交联的体型结构 热固性树脂最终结构 工业上生产热固性酚醛树脂时 常用氨水做碱性催化剂 此时氨水有两个作用 1 起催化作用2 参与树脂生成反应 2 树脂形成及性能的影响因素 影响因素包括 酚 醛类型及二者的摩尔比 催化剂类型等 1 催化剂常用催化剂 NaOH NH3 H2O Ba OH 2等 催化剂不同 合成的酚醛树脂性能也不同 催化能力 NaOH Ba OH 2 NH3 H2O 2 酚 醛比例理论上来讲 苯酚 甲醛二者等当量反应时 摩尔比应为1 1 5 苯酚 三官能度单体 甲醛 二官能度单体 3 酚 醛类型各种酚和醛 按其化学结构的不同 则其所具有官能团的反应能力 反应活性 也不同 酚 不同类型的酚 由于取代基的不同 会影响其反应活性 反应速率 醛 以甲醛和糠醛应用最广 糠醛 糠醛由于取代基大 与甲醛相比 反应较缓慢 除了含醛基外 还有双键存在 故反应能力大 苯酚与糠醛缩合的树脂 具有耐热性较高的特点 其他 乙醛 丁醛 但反应活性较低 常与甲醛混合使用 但在酚环间存在较长的碳链 使酚醛树脂固化后在受热时刚性下降 3 1 3热塑性酚醛树脂的合成 1 合成原理合成条件 甲醛 苯酚摩尔比 1 酸催化 采用三官能度酚 也可采用二官能度酚 最终结构 2 树脂形成及性能的影响因数 1 催化剂催化剂的酸性大小及用量对反应有较大影响 酸量越多 酸性越强 反应速度就越