酚醛树脂在橡胶工业中得到了广泛的应用。酚醛树脂的缩聚反应中,因苯酚和甲醛的克分子比以及催化剂的不同,可以得到由线型到体型的不同酚醛树脂产物。
1.苯酚与甲醛的克分子比
这两种单体的不同克分子比一是影响到缩聚物的平均分子量,克分子比不恰当时,使链增长反应过早地不能继续进行下去,而降低了产物的分子量;二是影响缩聚物的结构,这对有三官能度的苯酚与甲醛的缩聚特别明显,当苯酚与甲醛为等克分子时,其初期反应产物为邻羟甲基苯酚和对羟甲基苯酚,它们在链增长反应中继续与甲醛作用,而生成线型的大分子,即热塑性酚醛树脂:
但若甲醛过量(如酚与醛的克分子比为1:2时),在反应初期即生成多元羟甲基苯酚:
所生成的多元羟甲基苯酚进一步缩聚,则将生成不熔不溶的热固性酚醛树脂,若欲得到线型的热塑性树脂,则苯酚必须过量。
2.催化剂的影响
苯酚甲醛若在酸性介质中进行缩聚时,由于酸催化加强了御的进攻能力,苯酚与甲醛所生成的羟甲基苯酚很不稳定/较为活泼,彼此之间或与苯很快进行缩聚反应,生成线型酚醛树脂。
而在碱性介质中,由于感化的影,增强了依的活性。加强了被甲醛进攻的能力,果苯酚与甲醛作用,除生成羟甲基苯酚外,还生成二羟甲基苯酚和三羟甲基苯酚,而且所生成的羟甲基也较稳定。由于苯酚上的三个活泼氢均已发生作用,成为羟甲基,所以继续升高温度,继续反应时,即将得到体型的热固性酚醛树脂。
体型结构也不是一下生成的、而是先经过线型结构或支链型结构,然后进一步缩聚才形成。
酚醛树脂由于缩聚反应的推进程度不同,各阶段树脂性能也不同,通常分为三个阶段:
甲阶树脂一是线型结故的酚树脂,能溶于酒精、丙同等有机溶剂,可为液体、半流或固体。
乙阶树脂一是甲阶树脂继续反应的产物,结构已由线型变为支链型,开始形成大分子间交联。溶解性降低,部分溶于溶剂或仅只溶胀。
丙阶树脂—乙阶树脂继续反应,得到有大量交联结构的体型结秒,不溶不熔,而且大多数是热稳定的,有高强度的坚硬固体。
不过上述三阶段是连续的,无明显界限,如控制苯酚与甲醛的比例,可只生成甲阶线型树脂,但当在这种树脂中添加甲醒给予体的六次甲基四胺(约为树脂的10~15%)后,加热时线型树脂就继续缩聚而变成乙阶和丙阶树脂,这个过程常被称为“固化”。线型的环氧树脂当加入多元胶(如乙二胺)或二元酸、多元酸时,也将进一步反应变成体型结构。