酚醛树脂

酚类与醛类化合物缩聚而成的树脂
image
酚醛树脂（phenol-formaldehyde resin，PF），是一种由酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得的聚合物，作为三大合成热固性树脂之一，有着超过100年的历史。酚醛树脂有不同的类型，例如热固性酚醛树脂、热塑性酚醛树脂等。酚醛树脂由于具有良好的高温性能、高残碳率、低烟低毒、耐辐射性和粘结性等特点，使其得到了很好的发展与应用，主要应用在化工领域、机械领域、建筑行业、电子工业等。[5][6][7][2]

发现历史

1872年，德国化学家拜尔（A.Baeyer）第一次发现酚醛可以通过酸缩合成结晶物质和棕色无定形、不能加工的树脂状物质，但那时还没有对酚醛树脂进行过深入的研究。之后，化学家克赖堡在一份学术期刊上详细报道了用浓盐酸处理酚醛。结果表明，反应产物不结晶，不易纯化，但容易转化为不溶性和不熔性物质。1899年，史密斯从克莱堡反应中获得了灵感，他提出了一种由苯酚与甲醛缩合形成的可形成的复合结构，甚至可以稳定苯酚与醛的剧烈缩合反应。但由于他合成的树脂易收缩，容易变形，所以不能在实际中使用。[8]
20世纪以后，各国的化学家都对苯酚甲醛的缩合反应都展开了研究。1902年，布鲁默将甲醛溶液与苯酚在以酒石酸为催化剂的条件下反应，将反应所得的油倒入温水中，加入适量的氨，然后在高温条件下除去反应中过量的苯酚和甲醛，以获得树脂状物质。这种酚醛树脂被命名为Laccain，它是世界上第一种商业化使用的树脂。[9]
从1905年到1907年，美国学者巴克兰通过对酚醛树脂的大量研究，认为通过低温在低温下成型的酚醛树脂中气泡少，表面低温可防止气泡的形成，但由于制造周期太长，固化树脂太脆弱，在很多情况下无法使用。但加入木粉或其它填充物能有效地降低制品的易碎性，在密闭的模具内，能降低气体和蒸气的排放，同时也能增加成形温度，从而缩短制品的生产时间。1907年，酚醛树脂“加压和加热”固化的专利被申请，酚醛树脂公司于1910年10月10日成立。[9]此后，Bakelite酚醛树脂主导塑料的市场，直到1926、1928年，醇酸树脂、氨基树脂的相继问世。在碱性条件下制备出的热固性酚醛树脂，巴克兰按其缩聚程度，分为巴克兰A，指代可溶性酚醛树脂，巴克兰B，为半溶性酚醛树脂，和巴克兰C，即为不溶性酚醛树脂。[10]