新型改性酚醛岩棉树脂胶的研制.doc

1997 年 第 1 期 吉 林 工 业 大 学 学 报 JOU RN A L O F J IL IN U N IV ER S IT Y O F T ECHN OL O GY V o l. 27 总第 85 期 新型改性酚醛岩棉树脂胶的研制 吕晓霞 (吉林工业大学) 刘世杰 田福耕 (吉林油田管理局公用事业公司) 刘 洋 (通化市城乡规划设计管理处) 摘 要 所研制的树脂胶是一种水溶性改性热固酚醛树脂胶。 与传统的酚醛树 脂、脲醛树脂相比, 具有水溶性好、渗透性强、化学性能稳定、隔热、耐水等优点。 该树脂可在岩棉、矿渣棉、玻璃棉及其制品生产中作粘接剂, 并制成各种各样规 格的半硬度棉板、棉毡、管壳等。 关键词 酚醛树脂 脲醛树脂 改性酚醛树脂 岩棉制品 纤维状保温材料主要以岩棉、矿渣棉、玻璃棉及植物纤维为主要原材料, 可制成板、 筒、毡、管壳等形状的制品, 广泛用于住宅建筑和热工设备管道的保温隔热。 其特点是质 轻、具有较高的强度、生产加工和安装简便、成本低, 因此具有较好的实用性〔1〕。 矿棉的制 造方法一般是将高炉硬矿渣、天然岩石经熔融后吹制成纤维棉, 同时喷撒粘接胶, 经压制 固化处理即可制成相应的制品〔2〕。目前使用的粘接胶稳定性差, 强度较低, 韧性差, 为此我 们研究一种具有水溶性好、固化温度在 130～ 150℃( 喷射矿棉纤维和树脂时出口的温度 可达 100℃, 为避免喷胶时固化, 其固化温度必须高于 100℃) 稳定性好、具有较高的强度 和韧性的岩棉制品树脂胶。 基本合成反应原理 1 目前矿棉制品使用的粘接剂主要是酚醛树脂、脲醛树脂〔3～ 4〕及各种以此为基础的改 性树脂。 本研究为改善上述问题, 将以酚醛树脂为基础进行改性, 为此这里首先分析酚醛 树脂和脲醛树脂的合成原理。 酚醛树脂 (P F ) 合成原理 根据酚与醛的摩尔比和催化剂的不同, 可以合成热固性、热塑性两大类酚醛树脂。 其 中热固性酚醛树脂的合成条件是苯酚与甲醛以 1∶111～ 115 ( 摩尔比) 配制, 在碱催化下, 发生下述反应〔5〕。 ① 在碱存在下苯酚和甲醛发生反应生成多羟甲基酚, 其结构反应式如下 111 O H CH 2O H O H O H O H N aO H 或N H 3 H CHO (1) H CHO + 或B a (O H ) 2 CH 2O H O H O H CH 2O H HO H 2C CH 2O H CH 2O H CH 2O H ② 羟甲基酚缩合形成以含亚甲基为主的二聚、三聚体, 甲醛愈多, 多羟基甲酚愈多, 相应的醚键化合物就愈多, 二聚体可进一步聚合得到聚体的初级缩聚物。其结构特点是分 子量不高, 为线型和支链型, 结构中仍有未被缩聚的羟甲基, 加热可获得体型聚合物 (及固 化) , 详见式 (2)。 O H O H O H O H CH 2O H CH 2O H CH 2 - CH 2O H + CH 2O H CH 2O H (2a ) O H O H CH 2O H HO H 2C CH 2O H + CH 2O H O H O H CH 2 - O - CH 2 CH 2O H (2b ) CH 2O H 112 脲醛树脂反应原理 脲醛树脂 (U F ) 是脲素和甲醛在碱催化下反应生成低分子的树脂, 其合成反应步骤如 下 O O N H 2 + O H - H 2N C H + H 2O H 2N C O H CHO H 2C C N H CH 2O H + O H - (3) 在中性或碱性条件下主要加成产物是U F , U F 2、U F 3、U F 4 量很少。 初级缩聚物在酸 或加热条件下, 可产生亚甲基反应形成初级缩聚物。 体型缩聚物的形成 (固化反应) 含有活基团的初级树脂, 即称活性低聚物。在固化剂或 加热条件下, 进一步发生缩聚反应, 使活性基团逐步减少, 当达到完全固化时分子结构中 没有- CH 2O H , - N H 2 , - N H - 和- CH 2 - O - CH 2 - , 形成高度体型结构物质, 其结构式 为 CH 2 - CO - N - CH 2 N CH 2 - N - CH 2 - CO CO (4) N CH 2 N CH 2 N CH 2 - N - CO - CH 2 N CH 2 - 实验方法 2 采用 98% 工业苯酚、37% 甲醛、97% 脲素、25% 氨水, 按不同比例加入反应釜中搅拌 均匀加热至 75℃后, 加入氨水调 pH 值, 缓慢加入已溶解好的脲素水溶液, 边加入边