高
分
子
化
学
实
验
报
告
实验十线性酚醛树脂的制备
线性酚醛树脂的制备
一、实验目的
了解反应物的配比和反应条件对酚醛树脂结构的影响，合成线性酚醛树脂；
进一步掌握不同预聚体的交联方法。

二、实验原理
酚醛树脂是由苯酚和甲醛聚合得到的。

强碱催化的聚合产物为甲阶酚醛树脂，甲醛与苯酚摩尔比为 1.2-3.0:1。

甲醛用36%-50%的水溶液，催化剂为1%-5%的NaOH或Ca(OH)2，在80-95℃加热反应3h。

就得到了预聚物。

为了防止反应过头和凝胶化，要真空快速脱水。

预聚物为固体或液体，分子量一般为500-5000，呈微酸性，其水溶性与分子量和组成有关。

交联反应常在180℃下进行，并且交联和预聚物合成的化学反应是相同的。

线性酚醛树脂是甲醛和苯酚以0.75-0.85:1的摩尔比聚合得到的，常以草酸或硫酸作催化剂，加热回流2-4h，聚合反应就可以完成。

催化剂的用量为每100份苯酚加1-2份草酸或不足1份的硫酸。

由于加入甲醛的量少，只能生成低分子量线性聚合物。

反应混合物在高温脱水、冷却后粉碎，混入5%-15%的六亚甲基四胺，加热即迅速发生交联。

酚醛树脂塑料是第一个商品化的人工合成聚合物，具有高强度和尺寸稳定性好、抗冲击、抗蠕变、抗溶剂和耐湿气性能良好等优点。

大多数酚醛树脂都需要加填料增强，通用级酚醛树脂常用粘土、矿物质粉和短纤维来增强，工程级酚醛级则要用玻璃纤维、石墨及聚四氟乙烯来增强使用温度可达150℃-170℃。

酚醛聚合物可作为粘合剂，应用于胶合板、纤维板和砂轮，还可作为涂料，例如酚醛清漆。

含有酚醛树脂的复合材料可以用于航空飞行器，它还可以做成开关、插座及机壳等。

本实验在草酸存在下进行苯酚和甲醛的聚合，甲醛量相对不足，得到线形酚醛树脂。

线形酚醛树脂可作为合成环氧树脂原料。

与环氧氯内烷反应获得酚醛多环树脂，也可以作为环氧树脂的交联剂。

三、实验药品及仪器
药品：苯酚、甲醛水溶液、草酸、六亚甲基四胺
仪器：三颈瓶、冷凝管、机械搅拌器、减压整流装置
实验装置如下图：
四、实验步骤及现象
步骤现象分析
1、线形酚醛树脂的制备
向装有机械搅拌器、回流冷凝管的温度计的三口瓶中加入18.5g 苯酚（0.207mol，
14.7mL），13.8g 37%甲醛水溶液
（0.169mol,13mL），2.5ml蒸馏水（如果使用的甲醛溶液浓度偏低，可按比例减少水的加入
室温下，苯酚为
固体，具有特殊气
味，加热到40℃溶
解，略带粉色，取
14.7mL，倒入三口
瓶中，瓶壁上析出
晶体。

甲醛为无色液
体，具有刺激性气
味。

水合草酸为白
色晶体，加入后即
苯酚暴露于空
气中，部分被氧
化，所以带粉色。

倒入三口瓶，温度
降低，析出。

水合草酸易溶
水。

量）和0.3g
水合草酸，
水浴加热并开动搅拌，反应混合物回流1.5h。

加入90mL蒸馏水，搅拌均匀后，冷却至室温，分离出水层。

溶解。

加热，瓶壁上
的晶体溶解。

加水搅拌静置
分层，上面为水
层，下面为乳白色
液体。

加水是为了除
去残留的苯酚、甲
醛、水合草酸，他
们均易溶于水。

2、线形酚醛树脂的固化
在产物保持可流动状态下，将其从烧瓶中倾出，加入六亚甲基四胺0.5g，搅拌混合均匀。

加入六亚甲基
四胺搅拌，体系粘
度增大，略带粉
色。

六亚甲基四胺
作为粘结剂，加入
后使聚合物进一步
交联，从而使得体
系粘度增大。

五、注意事项
1、加热升温在90℃前要逐渐升温，回流时保持在90-96℃，可根据实际情况提高温度。

六、实验结果
实验结果：
反应结束后得到乳白色略带粉色的粘性流体
七、思考题
1、环氧树脂能否作为线形酚醛树脂的交联剂，为什么？
答：不能。

因为环氧树脂分子结构含有活泼的环氧基团，可以形成三向网状结构的高聚物，对于线性酚醛树脂就不能用环氧树脂作为交联剂。

2、线形酚醛树脂和甲阶酚醛树脂在结构上有什么差异？
答：线形酚醛树脂属于热塑性酚醛树脂，甲阶酚醛树脂属于热固性酚醛树脂。

线形酚醛树脂为对位结构，如下左图；甲阶酚醛树脂为邻位结构（对位，邻位相对与羟基）如下右图。

3、反应结束后，加入90ml蒸馏水的目的是什么？
答：反应后产物中留有一些苯酚、甲醛、水合草酸等，其均易溶于水且降低了体系粘度，而我们所需产物不溶于水，所以可通过加水分离除去，提高体系粘度。

4、为什么用水和草酸而不用浓盐酸、浓硫酸？
答：因为盐酸易挥发，浓硫酸腐蚀性太强，而水合草酸不易挥发且较安全。