自19世纪后期以来,酚醛树脂在工业上一直很重要。


酚醛树脂是已知的最古老的合成化合物之一。酚醛化合物最初是从木材副产品和煤炭馏分中提取出来的,自19世纪后期以来一直在工业上发挥重要作用。同样来自木材的木醇可以被蒸汽氧化为甲醛,酚醛树脂成为胶合板复合胶的基础,这是当时的奇迹复合材料。

酚醛树脂被用来生产第一批合成粘合剂。胺处理产生三聚氰胺。用环氧氯丙烷处理产生了第一批环氧化苯酚或环氧树脂。这些产品来自两种主要形式的低聚酚。双酚是苯酚和酮反应的产物,通常每个分子单位有2到4个环氧基。Novolacs最初是一个预齐聚体系,有5到10个酚捆绑在一起,并进一步环氧化,以产生粘性液体或固体环氧树脂。

许多低分子量酚醛树脂可溶于水或在水溶液中预聚合。它们可以与碱(溶剂)或酸(氯酸钠)催化剂聚合。resols通常是液体,novolac通常是固体。Resoles提供了廉价的水性技术,并为通过饱和增强纸张和织物铺平了道路。后来的版本是100%固体,用于粘合塑料和金属。

当改变到层压纸复合材料,然后到玻璃纤维复合材料,酚醛树脂是这些先进材料的自然选择。富米卡和梅尔马克等分支经常被用来取代柜台顶部的木制品,并生产可消毒的餐具。酚醛塑料成为现代卫生饮食条件标准的一部分。

酚醛基分子结构的平均碳含量为75%至80%。优点是耐高温、高湿度、耐化学性、高阻燃性。缺点是高交联体系的天然脆性和树脂增韧的困难。

使用增强纤维制作复合酚醛塑料增加了韧性和电阻,酚醛很快被用作绝缘体。可无限成型,可加工的形状也使其优于陶瓷和玻璃。酚醛树脂是最早的高性能电绝缘体之一,为部分电子革命铺平了道路。最早的电路板是酚醛纸。虽然高端电子产品在20世纪60年代开始使用环氧玻璃板,但酚醛板直到20世纪90年代仍在消费电子产品中使用。

酚醛树脂因其阻燃性和低烟度而重新引起人们的关注。这对于密闭空间中的装饰板和结构板尤其重要。在超过1000华氏度的温度下,使用碳纤维专门用于防火的复合材料具有非凡的防火和防烟性能。它们的天然阻燃性也使它们作为高温应用的粘合剂具有吸引力,如铸造砂型的粘合剂。

当用作胶粘剂时,酚醛树脂有韧性差的缺点。酚醛树脂的高刚性,交联结构使得它们很难用更线性的环氧衍生物所采用的方法来增韧。橡胶对酚醛树脂的改性不是很有效。在酚醛中引入其他更灵活的成分也很困难。

例如,不存在基于脂肪族聚醚的酚醛类化合物,而存在环氧化合物。增韧酚醛树脂在断裂强度上会显示出适度的增加,但作为一个类别,增韧酚醛树脂的选择很少。当用于耐高温时,韧性通常不是主要考虑因素——温度下的强度更重要。

酚醛树脂价格低廉且水性好,目前仍在木制品工业中使用。然而,严格控制甲醛释放水平减少了它们的使用。酚醛树脂具有低水平的甲醛被用作添加剂,以提高其他水性粘合剂的性能。

酚醛树脂可以与丙烯酸和聚氨酯化学物质交联。虽然先进的热熔配方在某些应用中已经取代了酚醛树脂,但由水性酚醛树脂制成的rf固化模压木层压板可用于家具和建筑细节。弯曲的胶合板提供刚性和完成的外观,可以与固体硬木相媲美,仍然可以在高级风格的家具中找到。

酚醛树脂在聚合物、粘合剂、复合材料和先进材料的发展史上发挥了重要作用。在热管理和电阻方面的新要求将使即使是这种老式但不错的技术也有机会重温其作为突破性技术的过去。旧技术并不一定要表现得旧。