[发明专利]一种改性酚醛树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种改性酚醛树脂的制备方法。

背景技术

酚醛树脂是酚类和醛类在催化剂存在的条件下发生反应生成的树脂的统称，是最早工业化生产的高分子材料，固化后的酚醛树脂具有良好的物理、化学性能，广泛的应用于工业、农业、国防和国民经济等各个方面。

酚醛树脂常被用于制作模塑料材料、摩擦材料、耐火材料、层压材料等，由酚醛树脂制备的模塑料因其具有卓越的耐热、绝缘以及机械性能、尤其是良好的尺寸稳定性，在航天航空、海军舰艇和民用船舶、枪械、电子和电器零部件、电力设备部件等方面运用广泛。

随着科学技术和经济的快速发展，行业内对模塑料的需求日益增大，同时对加工精度的要求越来越严格，相应的对作为模塑料材料的酚醛树脂的质量要求也相应提高，尤其是更好的几何尺寸稳定性。

在现有的生产工艺中，普通的酚醛树脂在模塑过程中由于固化时间长，影响其生产效率，造成生产成本上升，难以满足现阶段大规模工业生产的要求。而具有快速固化特性的酚醛树脂在模塑过程中由于固化速度快，会造成流动性仅保持很短时间，需要在高压下短时间将材料注入模中，结果在模中的模塑品常产生残余应力，并且当在从模中释出后，在冷却过程中模塑品中的残余应力，使得模塑品易发生翘曲和扭变，造成模塑品合格率下降，废品率上升。而且，在将树脂在高压下注入模中时，在模之间常形成空间，不可避免的生成溢料，最终形成废料污染环境。

因此，如何在提高酚醛树脂固化时间的基础上，同时又减少模塑过程中的翘曲程度，减少溢料，成为业内亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性酚醛树脂的制备方法，本发明提供的改性酚醛树脂在固化时，具有较低的翘曲和较少的溢料，同时相对于普通的酚醛树脂具有较快的固化时间。

本发明提供了一种改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

A）在催化剂的作用下，将酚类化合物、醛类化合物和水加热进行第一反应，得到反应混合物；

B）在碱性催化剂的作用下，将上述步骤A）得到的反应混合物、苯酚和甲醛混合进行第二反应，得到改性酚醛树脂；

所述催化剂为二价金属盐或二价金属氧化物；

所述醛类化合物和水的总质量与酚类化合物的质量比为（0.2～1.2）：1；

所述醛类化合物的质量与所述醛类化合物和所述水总质量的比值为（0.3～0.4）：1。

优选的，所述酚类化合物为苯酚、甲酚、二甲基酚、壬基苯酚、双酚A、双酚F、间苯二酚、丙基苯酚和乙基苯酚中的一种或几种。

优选的，所述醛类化合物为甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛或三聚甲醛。

优选的，所述碱性催化剂为KOH、K₂CO₃、NaOH或Na₂CO₃。

优选的，所述催化剂为醋酸锌、氧化锌、醋酸锰、氧化锰、醋酸镉、氧化镉、醋酸钴、氧化钴、醋酸铜或氧化铜。

优选的，所述催化剂与酚类化合物的质量比为（0.01～0.03）：1。

优选的，所述步骤B）中苯酚与步骤A）中酚类化合物的质量比为1：（0.1～0.5）；所述步骤B）中甲醛与步骤A）中酚类化合物的质量比为1：（0.07～0.35）；所述步骤B）中碱性催化剂与步骤B）中苯酚的质量比为（0.01～0.05）：1。

优选的，所述第二反应的温度为40～80℃；所述第二反应的时间为4～7小时。

优选的，所述步骤A）具体为：

在催化剂的作用下，将酚类化合物、醛类化合物和水加热至第一温度进行反应，再加热至第二温度进行反应，最后加热至第三温度进行反应，得到反应混合物；

所述第一温度为70～85℃，所述第一温度下反应的时间为0.5～2小时；

所述第二温度为86～95℃，所述第二温度下反应的时间为0.5～2小时；

所述第三温度为96～110℃，所述第三温度下反应的时间为2～5小时。