[发明专利]一种利用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂的方法

说明书

本发明涉及一种利用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂的方法，该方法采用氢氧化钠和氨水复合催化剂，在反应过程中，复合催化剂的加入采用各自分批在对应的温度下分别加入，促进苯酚和甲醛的反应。与现有技术相比，本发明可以克服氢氧化钠催化下游离酚较多和氨水催化下不易控制、水溶性较差的弊端，弥补了传统单一催化剂制备水溶性酚醛树脂的不足，扩展了酚醛树脂的应用领域。

技术领域

本发明属于热固性酚醛树脂技术领域，涉及水溶性甲阶酚醛树脂，尤其是涉及一种利用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂的方法。

背景技术

随着人们环境保护意识的增强，酚醛树脂因其阻燃、低烟、低毒、环保的特点受到普遍关注，其中水溶性酚醛树脂可用于金属防腐防锈涂层方面还可用作高档家具的表面油漆、电气绝缘、层压板胶粘剂、水基聚合物凝胶交联剂及浸渍剂等。故近年来国内外均在积极研制和开发水溶性酚醛树脂。

水溶性酚醛树脂属于热固性甲阶酚醛树脂。酚醛树脂的水溶性取决于苯酚和甲醛的反应生成物在水溶液中的溶解性，若生成物分子极性大，则其在水中的溶解性大，树脂不易出现乳化现象。水溶性酚醛树脂的分子上含有羟甲基官能团或二亚甲基醚键结构，并具有自固化性能，是热固型酚醛树脂的活性中间体。由于苯环上的羟甲基官能团具有很强的反应活性，它的含量越多，树脂的极性就越强，水溶性就越好。其中，它最大的特点是使用过程中可以用水代替有机溶剂，消除溶剂的污染并降低成本。水溶性酚醛树脂的合成与酚醛摩尔比，催化剂种类和用量等因素有关，其中催化剂作为一重要影响因素，国内外许多学者都对不同催化剂下合成的酚醛树脂的结构和性能进行了研究，氨水是最常用的一种催化剂，它是较弱的碱，用它催化的反应一般所需反应温度较高，使树脂的反应不均匀，缩合程度较大，相对分子质量较高，容易出现乳化分层现象。而氢氧化钠做催化剂能加速苯酚的羟甲基化反应，并不意味待所有的苯酚都生成羟甲基酚后才继续进行反应，而是随着反应的进行，一部分苯酚先与甲醛生成羟甲基酚后，酚核的位置反应活性增大，在其它苯酚与甲醛加成反应的同时，能继续与甲醛反应生成二羟甲基酚、三羟甲基酚，这样反应体系中有一定量的苯酚失去了取代甲醛的机会，加之反应时间较短，反应不完全，使酚醛树脂中存在较多的游离酚。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂的方法。

申请人发现，在制备水溶性酚醛树脂时，选择的催化剂应既能保证树脂有良好的水溶性，同时又能保证树脂中的游离酚含量不过高。而单一催化剂很难具有这样的优异特点，因此采用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用复合催化剂制备水溶性酚醛树脂的方法，包括以下步骤：

(1)加热苯酚至熔融；

(2)将温度逐渐升高并同时加入部分复合催化剂，直至温度升高至第一反应温度复合催化剂加毕，保温反应；

(3)滴加部分甲醛，同时升温至第二反应温度，保温反应，然后加入剩余部分的复合催化剂，同时升温到第三反应温度；

(4)在第三反应温度保温反应，然后加入剩余部分的甲醛同时升温到第四反应温度并保温反应，终止反应待降温到第五反应温度以下，搅拌下进行减压脱水，得到所述的水溶性酚醛树脂；

所述的复合催化剂为氢氧化钠和氨水复合催化剂。

优选地，复合催化剂的总质量为苯酚和甲醛纯物质总质量的3～7％；复合催化剂中，氢氧化钠量为复合催化剂总量的60～80％，氨水为复合催化剂总量的40～20％。优选本发明中的氢氧化钠为固体氢氧化钠，氨水为浓氨水。

进一步优选地，复合催化剂的总质量为苯酚和甲醛纯物质总质量的5％，氢氧化钠量为复合催化剂总量的70％，氨水为复合催化剂总量的30％。

优选地，苯酚与全部甲醛的摩尔比为1:1.2～3.0。