松香改性酚醛树脂是什么?
可溶性的酚醛缩合物,与松香反应并经多元醇酯化而得的固体树脂。淡黄色至红棕色,透明,软化点高,油溶性良好。
反应机理
苯酚与甲醛缩聚得到的可溶性酚醛树脂,为羟甲基苯酚或二羟甲基苯酚代甲烷。在高温下脱水生成次甲基醌,然后与松香中的枞酸进行缩合反应得到可溶性酚醛树脂与松香的缩合产物。反应中,羟甲基与松香的羧基之间未发生酯化反应,因此所得的产物需用多元醇(甘油、季戊四醇)进行酯化,降低酸值,使其符合制漆的需要。苯酚也可用其他烷基酚代替作为原料。
制备方法
有一步法和两步法两种。
一步法
在有松香存在条件下,以六次甲基四胺为催化剂,使酚类与甲醛缩合。由于松香酸性很弱,反应在水相介质中进行,酚醛反应仍属碱性缩合,生成的羟甲基苯酚很快溶解在松香中,阻止自身进一步缩聚。当温度升高之后羟甲基苯酚脱水生成次甲基醌而与松香加成而制得树脂,酚与醛之间的缩合不致过度,分子量比较均匀。此法可避免制造酚醛浆时易缩聚过度的缺点,但需要高质量的原料。
一步法制造松香酚醛树脂的主要品种为210#型树脂,其原料配比(重量百分比)为:松香(一级)71.47%,苯酚10.92%,37%甲醛10.51%;H促进剂(六次甲基四胺)0.54%;氧化锌0.13%;95%甘油6.43%。生产步骤为:①将松香或其一半量加入反应锅中,加热熔化并通CO2,熔化至可开动搅拌,温度在225~235℃时渐渐将另一半松香加入。②当温度下降至160℃以下时,逐渐加入苯酚,同时关掉CO2,开冷凝器的冷凝水。加完苯酚后,继续搅拌5分钟,当温度降至110℃以下时,加H促进剂及氧化锌,同时还逐渐加入甲醛,速度以不溢锅为度。③加毕甲醛,维持温度100±2℃3小时,然后加热脱水并升温至220℃,并开大冷凝器冷却水。④升温至220℃时开始加入甘油,边加边升温,加毕甘油在270±2℃,维持3小时。放去冷凝器中冷却水,然后在原温下抽真空1小时。取样化验,合格后,通CO2压出物料(压力不超过1千克/平方厘米)。
两步法
此法可用于以烷基酚作为原料时。第一步,以氢氧化钠为催化剂将酚和甲醛缩合,反应结束后用酸中和催化剂,水洗后得到酚醛浆。第二步,加一定量的酚醛浆于熔融的松香中,先使酚醛缩合物和松香缩合,然后加入多元醇使之酯化得到松香改性酚醛树脂。此法优点是经过水洗可以使用较差的混合酚为原料,缺点是酚与醛缩合终点不易掌握。改变酚的种类、酚醛比、酚醛浆的加入量或多元醇的种类,可以得到不同品种的松香改性酚醛树脂。
用途和质量指标
中国生产的松香改性酚醛树脂有210#、211#、2112#、2116#、2118#、2119#等品种。主要用于油漆、油墨,也用于漆包线、橡胶等工业。210#松香改性酚醛树脂的质量有化学工业部部颁标准(HG2—231—65)。一级品的软化点为(环球法,℃)135~150,酸值mgKOH/g≤20,色泽(铁钴法)≤12,在甲苯中溶解度(树脂∶甲苯为1∶1)全溶。其他类型的松香改性酚醛树脂只有企业标准。
引气剂是一种搅拌过程中具有在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的微气泡,而且硬化后能保留在其中的一种外加剂。主要用来改善塑性砂浆和混凝土的和易性,稠度,减少泌水和离析,同时大幅度的提高硬化砂浆和混凝土的耐久性,其由很小一部分表面活性物质组成。主要分为以下几类:
01松香类引气剂
松香类引气剂在我国是十分受欢迎的,是最早应用于砂浆和混凝土中的引气剂,并且使用的范围最广。虽然松香的化学结构复杂,但这类引气剂的制备方法相对简单,成本也比较低廉,最重要的是此类产品性能相对稳定、可靠,因此得到了广泛的应用。松香的化学结构很复杂,其中含有树脂酸类,脂肪酸和中性物质等,树脂酸的结构式为由于树脂酸中具有—COOH,加碱后会发生反应生成皂类。
将松香与石碳酸(苯酚),硫酸按一定比例投入反应釜,在一定温度和合适条件下反应,经过缩合、聚合反应,变成一种分子比较大的物质,再用氢氧化钠处理成为钠盐的缩合热聚物。这种钠盐热聚物可以降低溶液的表面张力,进而产生气泡,起到引气的作用。松香类引气剂主要包括松香酸钠、改性松香热聚物、松香酸盐三种产品。
02烷基苯磺酸盐类引气剂
烷基苯磺酸盐是最普通的合成类洗涤剂,是最普通的表面活性物质。工业上是以丙烯为原料(丙烯是通过廉价的石油制品得到)通过聚合得到聚丙稀,聚丙烯再与苯反应,得到十二烷基苯的聚合物。其中具有代表性的烷基苯磺酸盐类产品为十二烷基苯磺酸盐,十二烷基苯磺酸盐属于阴离子表面活性剂,容易吸附水中固体颗粒,溶于水会产生气泡,但所产生气泡的效果不够理想。主要包括十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠两大类。
03皂角苷类引气剂
多年生乔木皂角树,它的果实皂角中含有一种辛辣性的物质,即三萜皂甙;三萜皂甙与少量改性化学物质混合则得到皂角苷类引气剂。三萜皂甙是一种非离子表面活性剂,溶于水后形成两种基团的排列,大大地降低气体和液体间的表面张力,很容易产生气泡,所以说,皂角苷类引气剂有很好的引气效果,这种引气剂在工业上也很受欢迎。
04木质素盐类引气剂
木质素是植物纤维原料的另一种主要成分,其分子结构复杂,含多种官能团和化学键。木质素盐类是造纸工业的副产品,该产品主要具有减水作用,并且也有一定的引气作用,但引入气泡的效果不够理想。木质素磺酸盐类引气剂主要包含木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁3个品种。
05蛋白质物质的盐类
蛋白质物质的盐类是动物和皮革加工工业的副产品,它是由羧酸和氨基酸复杂混合物的盐组成,这种引气剂使用的数量相当少。
06脂肪酸和树脂酸及其盐类
该类引气剂是由各种不同材料生产的,他们能由动物脂肪皂化生成脂肪酸盐。但这些表面活性物质的钙盐不溶于水,能在混凝土中引入少量的空气,在与水泥拌和后其液相立即被钙离子饱和,植物油(椰子废料)也能使用,在所有的这些表面活性物质中,非极性烷基链碳数在12-20之间,另一种原料是吐尔油,这是一种造纸工业的副产品,它含有一半的脂肪酸和一半近似松香的树脂酸。
引气剂的极性基对引气剂分子的物理性质和化学性质有很大的影响,其物理性质包括:溶解度,黏度等,化学性质包括与其他离子的化学反应、对水泥矿物表面的活性等。常用引气剂的极性基和特性如表所示。
松香皂的市场销售价约4500元~8000元/吨
这类发泡剂均是以松香作为主要原料制成,应用最早也最为普遍。松香的化学结构比较复杂,其中含有松香脂酸类、芳香烃类、芳香醇类、芳香醛类及其氧化物等,分子式可表示为C20H30O2。
松香树脂发泡剂又名引气剂,它的主要品种有松香皂和松香热聚物两个。其最初均是作为混凝土砂浆引气剂来开发应用的,后来又扩展应用为泡沫混凝土的发泡剂。
3.2.1松香皂发泡剂
(1) 松香皂简介
因松香中具有羧基—COOH,加入碱以后,会产生皂化反应生成松香酸皂、故取名为松香皂。它的主要成分是松香酸钠,属于阴离子表面活性剂的范畴。
松香皂是一种棕褐色透明状膏体,含水量约22%,加水稀释后为透明澄清液,不混浊,无沉淀,有松香特有的气味,PH值约8—10,表面张力约为(2.9~3.1)×10-2N/m。
松香皂是上世纪30年代最先由美国研制开发的。我国从上世纪50年代起仿制生产松香皂,并应用于佛子岭、梅山、三门峡等大型混凝土水库大坝和一些港口工程,以微气孔来提高其抗渗性和抗冻性。当泡沫混凝土兴起后,它又开始作为发泡剂使用。
(2)松香皂的生产方法
松香皂是以松香为主料加入碱液和助剂,通过加热反应而制取的。其生产方法如下:
① 首先将碱液配成一定的浓度,这一浓度与反应能否顺利进行有关。它不是一个常数,而是由皂化系数来确定的。皂化系数是指1㎏松香所消耗的碱量。
② 选取合乎技术要求的二级或三级松香,粉碎成粉末状,放在空气中氧化一段时间,待其颜色加深到一定程度(可凭经验)时便可使用。注意,松香并非品质等极越高越好,一级松香就不能使用。因为一级松香在100℃附近温度范围容易形成结晶而影响皂化反应。
③ 将碱溶液加入反应釜,升温至90~100℃,在搅拌状态下慢慢加入松香粉末。在加入松香时容易起泡而爆沸,所以要注意观察,当要沸溢时可停止添加。当物料加完之后,可在搅拌状态下反应一定的时间,其反应时间的长短将决定松香酸钠的生成量。反应终点可通过反应液的外观来判断,方法是取出少量反应液,加入热水稀释,若溶液清彻透明无沉淀,即反应完全、可终止反应。最后,调整PH值8—10左右即为成品。
④ 按上述方法生成的松香皂发泡倍数低、消泡快、性能不好,为提高其性能,可在反应时加入各种改性剂,以改善其发泡能力和稳泡性。也可以在反应结束后,在成品中加入改性剂,但效果不如在反应过程中加入。松香皂的主要技术性能见表3—1。
表3—1 松香皂的技术性能
有效成分 PH值 发泡倍数 1h泌水量(ml) 1h沉降距(㎜) 泡沫半消(min) 泡沫全消(h)
>70% 7~9 27~28 110~120 29~34 >40 min >5
FP—3型发泡剂是我们开发的改性松香皂新产品。在合成过程中,我们加入了三种改性剂,在合成后的成品内,又加入了两种改性剂。加入阳离子表面活性剂BD后,它的起泡高度有了提高,加入非离子型表面活性剂AT后,它的稳泡性有了明显的改善,分散性更好。另外,加入的其它有机、无机改性剂能与阳离子及非离子改性剂有协同作用。在这些改性剂加入后,松香皂的的发泡倍数提高至35倍,泡沫全消的时间延长到>10 h,比现有产品的性能大大提高了一步。
(3)松香皂的技术特点
松香皂的技术特点是生产工艺简单,成本低、价格低、发泡倍数和泡沫稳定性一般,其突出优点是与水泥相容性好,可与水泥中的Ca2+反应,生成不溶性盐,泡沫稳定性增加,有一定的增强作用。和合成类表面活性剂相比,它对泡沫混凝土的强度提高更有利。由于其泡沫稳定性和发泡倍数均不是太好,因而它只能用于密度大于600㎏/m3以上的高密度泡沫混凝土,而不能用于500㎏/m3以下的低密度泡沫混凝土。它价格虽较低但用量较大。
另外,松香皂在使用时需要加热溶解,比较麻烦,不如其它发泡剂使用简便。
大致讲,它可以作为一种低档次发泡剂使用。在泡沫混凝土技术要求不高时可以选用。
目前,松香皂的市场销售价约4500元~8000元/吨,各地不等。
3.2.2松香热聚物
(1)简介
松香热聚物是世界上出现最早的发泡剂,由美国1937年首创,称为“文沙”树脂(Vinso),1938年获得专利。它是发泡剂的始祖。文沙树脂最早是由松树的根部含木松香的浸出物经过精制过程而得到的副产品。其性质与松香皂很相近。它最初的应用,是以产生的微小气泡(称微沫)来改善混凝土的保水性,水工工程的抗渗,寒冷地区路面及大坝施工的抗冻等。日本于上世纪40年代从美国引进“文沙”技术,由山宗化学株式会社生产,并用于日本著名的奥只见坝、田子仓坝等大型水工工程。此后,世界各国也纷纷引进或模仿“文沙”生产技术,使松香热聚物在世界范围内广泛应用,并使其由引气剂延伸为发泡剂,用途更加广泛。
我国于上世纪50年代开始仿照美国“文沙”树脂,生产松香热聚物作为引气剂用于混凝土和砂浆,后又用于泡沫混凝土。它是我国上世纪后半叶的主要引气剂和发泡表面活性剂品种。
(2)技术原理
将松香与苯酚、硫酸等几种物质做原料,以适当的比例混合投入反应釜,在70~80℃环境下反应6h后得到钠盐缩合热聚物产品,即可得到松香热聚物类引气剂,是一种棕褐色膏状体。
不过这个反应过程相当复杂,松香中的羧酸和酚类的羟基发生缩合反应生成脂类.所形成的大分子再与碱反应生成缩聚物的钠盐,其产物也是类属于阴离子表面活性剂。
(3) 技术特点
和松香皂相比,松香热聚物的产量和用量都要低得多,不如松香皂受欢迎。这主要是因为松香热聚物的性能与松香皂大体相当,但它的生产成本和价格却较高,不利于市场竞争。另外,它的生产以苯酚为原料,而苯酚有毒性,有生产安全问题和环境问题。这一切,决定了它没有多大的优势,优点没有松香皂多,因而推广受到限制。从目前的情况看,它也不如松香皂的应用普遍。
松香是一种具有多种成分的混合物,其成分因松树种类不同而略有差异,主要由树脂酸组成,另有少量脂肪酸和中性物质。据分析,在一般的松香中,树脂酸的含量为85.6~88.7%,脂肪酸含量为2.5~5.4%,中性物质的含量为5.2~7.6%,作为热熔胶的增粘剂粘结力强,可以与多种聚合物相容,因为松香脂含低聚物的成分太多,性质活泼,易于空气中的氧气发生反应,容易变色和析出。
酚醛树脂有松香改性酚醛.采用对-叔丁基苯酚与固体多聚甲醛在碱性催化剂存在下缩合生成可溶性酚醛树脂,再与松香加成反应后经多元醇酯化,经真空处理后制得不规则红棕色的透明固体树脂。易溶于酯,植物油,松节油和焦油。 一般用于油墨制造较多,软化点高,与EVA的相容性不是很好,用于EVA热熔胶可以大幅提高热熔胶的软化点和固化时间。
具体的用途决定用哪种增粘树脂,所以也没有绝对的说哪个好那个坏。
1、苯酚的硝化反应
C₆H₅O⁻+CO₂+H₂O = C₆H₅OH+HCO₃⁻
2、苯酚与甲醛的反应,本质为缩聚反应,生产中用于制酚醛树脂。
C₆H₅OH + HCHO → C₆H₃OHCH₂ + H₂O
3、苯酚与溴的反应,生成三溴苯酚。
3Br₂+C₆H₅OH → (C₆H₅OH ) Br₃+3HBr
4、苯酚与氢氧化钠发生反应,生成苯酚钠和水。
C₆H₅OH +NaOH→C₆H₅ONa+ H₂O
苯酚的物理性质:苯酚在室温下微溶于水,能溶于苯及碱性溶液,易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油等有机溶剂中,难溶于石油醚。
扩展资料
苯酚的使用:
1、苯酚常用于测定硝酸盐、亚硝酸盐及作有机合成原料等。 苯酚工业生产以异丙苯法为主,该法具有产品纯度高、原料和能源消耗低等优点,但其发展受联产物丙酮的制约。
2、苯酚是重要的有机化工原料,用它可制取酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、水杨酸、苦味酸、五氯酚、己二酸、酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品及中间体,在化工原料、烷基酚、合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。
3、苯酚还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂,苯酚的水溶液可以使植物细胞内染色体上蛋白质与DNA分离,便于对DNA进行染色。
参考资料来源:百度百科-苯酚
酚醛树脂
、
双酚A
,与醋酐;水杨酸反应生成
醋酸苯酯
、水杨酸酯。还可进行卤代、加氢、氧化、
烷基化
、羧基化、酯化、醚化等反应。
与
甲醛
可以生成酚醛树脂
与
丙酮
发生
缩合反应
生成双酚A
在氧气中燃烧生成
二氧化碳
和水
在氧气中可以被氧气氧化成对苯醌
和
氢气
加成生成
环己醇
和
有机酸
反应生成酯类
和醇反应生成醚类
苯酚与溴反应生成
三溴苯酚
1、跟钠反应的官能团:羧基、酚羟基、醇羟基。
2、跟氢氧化钠反应的官能团:羧基、酚羟基。
3、跟碳酸氢钠反应的官能团:羧基。
苯酚中含有酚羟基可以和钠、氢氧化纳反应,但是不能和碳酸氢钠。
苯酚溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。小部分苯酚暴露在空气中被氧气氧化为醌而呈粉红色。遇三价铁离子变紫,通常用此方法来检验苯酚。
扩展资料:
一、常见官能团有碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧基、醚键、醛基、羰基等。
二、官能团的其它性质:
1、醇、苯酚和羧酸的分子里都含有羟基,故皆可与钠作用放出氢气,但由于所连的基团不同,在酸性上存在差异。
2、 醛和酮都有羰基(>C=O),但醛中羰基碳原子连接一个氢原子,而酮中羰基碳原子上连接着烃基,故前者具有还原性,后者比较稳定,不为弱氧化剂所氧化。
3、 同一分子内的原子团也相互影响。如苯酚,-OH使苯环易于取代(致活),苯基使-OH显示酸性(即电离出氢离子)。果糖中,多羟基影响羰基,可发生银镜反应。
参考资料来源:百度百科-苯酚
参考资料来源:百度百科-官能团