酚醛树脂与橡胶的反应原理

酚醛树脂与橡胶的反应原理,第1张

端羧基于腈橡胶(CTBN)对酚醛树脂进行改性,研究CTBN用量对改性酚醛树脂力学性能的影响.酚醛树脂的拉伸强度、断裂伸长率随CTBN用量的增大而呈上升趋势,当CTBN用量为10%时,拉伸强度、断裂伸长率达到最大值,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和热重法(TGA)对改性前后酚醛树脂的结构和热性能进行分析.结果表明,CTBN与酚醛树脂之间发生了化学反应,并且改性酚醛树脂的热性能有所下降.

【原理】苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂;在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。

【操作】

(1)在25×200mm的试管中加入 4g化学纯苯酚和2.5mL化学纯甲醛溶液(密度约1.1g/cm3、浓度为36~38%),再加入1mL化学纯的浓盐酸,振荡均匀后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述试管固定在铁架台上,放在80~90℃的水浴中加热(如左图)。片刻后,试管中发生剧烈反应,反应后还要继续加热,直到生成粉红的固体树脂为止。取出固体树脂(用铁丝钩出),用水冲洗后得到热塑性树脂。

(2)在25×200mm的试管中加入2.5g化学纯苯酚和3mL化学纯甲醛溶液(浓度同前),再加入1mL化学纯浓氨水(浓度为25~28%),振荡均匀之后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述的试管固定在铁架台上,用沸水浴加热,直到混合物分成两层。当底层的树脂粘度增大时,取下试管用水冷却,等树脂固化后倒出,用水冲洗,得到黄色的热固性树脂。

【说明】

(1)苯酚和甲醛在碱性条件下反应,要比在酸性条件下反应慢。要使生成的树脂冷却后呈固体,必须加热半小时以上。

(2)苯酚和甲醛在碱性条件下是逐渐生成体型树脂的。开始生成的液态物是可溶于酒精、丙酮和碱性水溶液的树脂,叫做甲阶树脂。继续加热后,生成粘稠状的液体,冷却后成为脆性固体,能部分溶于酒精、丙酮,但不溶于碱性水溶液。它叫乙阶树脂(固体受热能软化)。再继续加热,才生成不溶不熔的体型树脂,叫做丙阶树脂。在课堂教学实验中制备,由于加热的时间不够,一般生成乙阶树脂。

(3)苯酚有毒,它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,使用时要小心。如沾到皮肤上,要立即用酒精擦洗干净。

(4)苯酚在常温下是无色晶体,不易从瓶中取出。取用时先把装有苯酚的瓶子放在60~70℃的热水中,使晶体液化,再用长滴管吸出,滴入小烧杯中称量。

一、背景介绍

酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加 着色剂 而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于 丙酮 、酒精等 有机溶剂 中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。

酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,应用非常广泛,因此研究酚醛树脂的制备方法,具有很高的社会意义和经济价值。酚醛树脂合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应。

缩聚反应是指具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有小分子(如 H2O、HX、醇等)的化学反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼,与甲醛基上的氧原子结合为水分子,其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。

酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及 合成纤维 等

二、实验仪器

试管,烧杯,胶头滴管,酒精灯,石棉网,三脚架,药匙,玻璃棒,天平,量筒

三、实验试剂

苯酚,40%甲醛溶液,浓盐酸,乙醇

四、实验原理

苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。

在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂。

在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。

五、实验装置

六、实验步骤及现象

1、往试管中加入2g苯酚和3mL甲醛溶液,再用胶头滴管加入3滴浓盐酸,放在沸水浴中加热。

2、当试管中反应物渐渐沸腾时,从沸水中取出试管,并用玻璃棒不断搅拌试管中的溶液,可以观察到有白色固体生成。

3、待试管冷却至室温,往试管中加入无水乙醇,发现固体不溶解。

4、再将试管放在沸水浴中加热,白色固体也不溶解。说明制得了酚醛树脂。

七、 缩聚反应的特点是:

(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。

(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。

(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。


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