苯酚-甲醛低聚物的合成与应用

摘要

苯酚-甲醛低聚物是苯酚和甲醛在催化剂存在条件下反应所得产物，其主要组成为三羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、羟甲基苯酚以及少量低分子聚合物，与常规酚醛树脂相比具有分子量低、进一步反应活性高、黏度小、水溶性好等优点。苯酚-甲醛低聚物既可以继续发生缩聚反应生成酚醛树脂也可以作为中间体与其他试剂发生反应，可应用于木材工业、石油化工、金属离子富集与分离等行业。
　　 NaOH等强碱、氨等均可作为苯酚与甲醛反应的催化剂，同时不同的甲醛/苯酚摩尔比、不同的反应温度和反应时间均对苯酚-甲醛低聚物的组成产生影响。实验结果表明以NaOH为催化剂在比较温和的反应条件下反应一段时间后所得的苯酚-甲醛低聚物综合性能最优。
　　 苯酚-甲醛低聚物用于改性低甲醛/尿素摩尔比的脲醛树脂时，最佳改性方法为苯酚-甲醛低聚物在脲醛树脂合成反应结束后，体系降温至45℃时加入。由此方案制得的改性脲醛树脂胶黏剂的干强度达到1.86MPa、湿强度1.82MPa（63℃水泡3h），较改性前有良好的改善；甲醛释放量较未改性前的降低了30.8％；树脂颜色较浅，固化后胶层与桦木单板的颜色接近。
　　 苯酚-甲醛低聚物用于速生杨木的浸渍改性时，随着浸渍液中氨水添加量的下降，试样的静曲强度呈单峰形变化，且均较未改性的试样有所提高。当氨水添加量为0.5mol时改性杨木的综合性能最优。
　　 经对比不同合成条件所得的苯酚-甲醛低聚物、不同浸渍液固含量及其pH值后发现，当使用苯酚/甲醛/NaOH摩尔比为1:2.5:0.1，在60℃下反应10h所得的低聚物配制浸渍液，氨水添加量0.5mol，固含量30%、pH值10.0时，浸渍完成后在180℃下固化45min所得的改性杨木的综合性能最优，其中体积膨胀率(20℃水泡24h)较未改性前有了约80%的下降，静曲强度和弹性模量也分别有了约37%和22%的提高。同时，扫描电子显微镜观察显示，苯酚-甲醛低聚物主要存在于杨木的细胞壁中。