酚醛树脂胶粘剂
摘要：综述了酚醛树脂的性状、合成原理及工艺，和其作胶粘剂的主要性能，一些应用和发展趋势。

Abstract: a review of the phenolic resin properties, synthesis principle and process, and its main performance as adhesive, some applications anddevelopment trend.
关键字：酚醛树脂胶粘剂应用发展
一、概述
酚醛树脂（Phenolic resins/PF）是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而成的合成树脂在加入添加剂后而制得的高聚物。

生产酚醛树脂，根据所采用原料反应官能度、酚与醛的摩尔比及合成反应催化剂的不同又分为热塑性（Novolaks）和热固性酚醛树脂（Resoles）两大类产品，前者在无固化剂促进下具有热可塑性，后者则不需固化剂也具有自固化特性（甚至于常温环境）。

酚醛树脂耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性也都很好。

其缺点是脆，不耐碱。

由于填料不同，这类塑料的性能可以变化很大。

酚醛塑料广泛用于制作各种电信器材和电木制品，如插头、开关、电话机、仪表盒等。

在日用工业中可做各种用具，但注意不宜做装食物的器皿。

二、酚醛树脂的基本特点
酚醛树脂属于高分子化合物，分子量有几百到几千甚至上万不等，根据树脂的类型有所分别。

高温性能
酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。

正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。

粘结强度
酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。

酚醛树脂是一种多功能，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。

设计正确的酚醛树脂，润湿速度特别快。

并且在交联后可以为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和电性能。

水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度，电性能等。

典型的例子包括电绝缘和机械层压制造，离合器片和汽车滤清器用滤纸。

高残碳率
在温度大约为1000℃的惰性气体条件下，酚醛树脂会产生很高的残碳，这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。

酚醛树脂的这种特性，也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。

低烟低毒
与其他树脂系统相比，酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。

在燃烧的情况下，用科学配方生产出的酚醛树脂系统，将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。

分解过程中所产生的烟相对少，毒性也相对低。

这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域，如矿山，防护栏和建筑业等。

抗化学性
交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。

例如汽油，石油，醇，乙二醇和各种碳氢化合物。

三、酚醛树脂胶粘剂的制备
酚醛树脂胶粘剂(PF)是木材工业中使用的主要胶种之一，其用量仅次于脲醛树脂胶粘剂，具有胶合强度高、耐水、耐热、耐久等优点，在生产耐水、耐候性室外级人造板中具有独特的地位。

（一）合成原料
酚醛树脂泛指酚（苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等）与醛（甲醛、乙醛、糠醛等）合成的树脂，其中以苯酚与甲醛合成的苯酚甲醛树脂最为重要，它的产量占酚醛类树脂的首位，应用也最为广泛，故本论文重点以苯酚甲醛树脂为代表。

合成反应的催化剂有酸、碱两大类，前者多用盐酸、草酸，有时也用磷酸、硫酸等其他酸；后者多用氨水、氢氧化钠，有时也用氢氧化钡、苯胺等作为辅助催化剂。

此外还有用酶、其他有机酸作为催化剂的报道。

(二)合成反应
酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。

即：
①加成反应
OH CH HC O HO CH 2OH
②缩合及缩聚反应 OH
CH
2
OH OH CH 2
OH OH
CH 2OH
HO 2,4'-二羟基二苯基甲烷2,2'-二羟基二苯基甲烷
HO CH 2OH OH
HO CH 2
OH
4,4'-二羟基二苯基甲烷
缩合反应不断进行的结果，将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂，由于缩聚反应具有逐步的特点，中间产物相当稳定因而能分离而加以研究。

研究发现，认为影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为：
原料的化学结构；酚和醛的摩尔比；反应介质的酸、碱性；生产操作方法。

（三）固化反应
固化的意义
酚和醛在合成反应设备中，通过加成和适当缩聚反应所得到的树脂，通常都是分子量不高的低聚物和各种羟甲基酚的混合体系，具有可溶、可熔性，使其便于浸渍填充，制成各种类型的塑料用于生产形态及性能多种多样的塑料制品，也便用于黏结剂、成模剂、功能性助剂等应用于耐火材料、铸造造型材料、摩擦材料、涂料、电子封装材料等多种应用领域。

然而，酚醛树脂只有在形成交联网状（体型）结构后才具有优良的使用性能，包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。

热塑性（Novolaks）树脂的结构，一般可表示为：
OH
CH2OH
CH2
OH
n
n一般为4到12，其值大小与起始反应原料中苯酚过量多少及反应时间有关。

工业上视应用领域的不同而控制掌握n的大小，也就是分子量的大小。

三、酚醛树脂胶黏剂的应用及发展
1）应用
1.耐火材料
酚醛树脂由于其自身的特性，已成为生产定形和不定形以及浸渍耐火材料领域的最佳选择。

酚醛树脂在相对低的温度下可以固化，形成高交联聚合物的结构，使之具有强度高，尺寸稳定，性能好的特点，在热分解过程中，残碳率高达4 O～60％。

而以酚醛树脂粘结剂生产的干式料、镁钙砖及高档异型耐火材料将有很大发展。

2.铸造覆膜砂
酚醛树脂覆膜砂主要用于生产尺寸精度高或表面光洁度好及内部构造复杂的铸件，用于汽车、精密机床、压缩机、集装箱、造船等行业。

由于其成型快、强度高、烧焦后易溃散等特点，为铸造行业所推荐，特别是在汽车、集装箱等行业有很好的发展前景。

今后酚醛覆膜砂在油田压裂砂、大型铸件砂及新合金领域的发展潜力极大。

3.木材粘结剂
在木材粘结领域，酚醛树脂胶粘剂一直在三醛胶中占据重要地位。

低酚、低醛、快固化的环保型酚醛树脂将有很大的发展空间。

2）酚醛树脂胶黏剂发展趋势
1．铸造材料铸造业的型砂粘合剂，自国内大量改用酚醛树脂后，明显改善了铸造工艺，铸件质量也得到了明显提高。

目前，铸造用酚醛树脂的消费正以年均 15％的速度增长。

2．绝缘耐火材料酚醛树脂仍将是绝热隔音材料中的首选黏结剂，加上酚醛泡沫塑料作为新的绝热隔音材料的使用，酚醛树脂胶黏剂在涂覆磨具领域会有较大的需求。

3.今后的发展方向主要有：（1）研制用于SMC、拉挤等高活性酚醛树脂，并开发 SMC体系(包括固化、增稠系统及反应机理)；（2）研究玻璃纤维、碳纤维、芳纶、混杂纤维的复合技术及工艺；（3）开发在建筑、交通运输、采矿等方面的应用。

四、结语
近年来，随着对酚醛树脂研究的更加深入，使得酚醛树脂的许多性能得到改善，也使得酚醛树脂胶粘剂的应用范围更加广泛。

相信人们对酚醛树脂胶粘剂改性的不断深入，相应的改性品种也会层出不穷，从而使得酚醛树脂胶粘剂的应用
领域不断得到扩展。

五、参考文献
[1] 改性酚醛树脂途径有几何[J].助剂咨询，2009，3，48-50.
[2] 赵德仁，张慰盛编.高聚物合成工艺学（第二版）[M]，北京：化学工业出版社，1997.6：285-290.
[3] 陈生义．粉状脲醛树脂胶的生产与应用[J]．林产工业，2001，28(1)：39～40．
[4] 赵小玲，齐暑华，杨辉等.高性能化改性酚醛树脂的研进展[J].工程塑料应用，2003，31(11)：63～66.
[5] 李春华，齐暑华，张剑，王东红，武鹏.酚醛树脂的增韧改性研究进展[J].国外塑料，2006，24（2）：35-39.
[6] 蒋德堂，刘凡，张斌等.HF～l新型改性酚醛树脂研制及性能评价[J].河南科学，2002，20 (2)：140-143.
[7] 周重光，李桂芝，巩爱军.有机硅改性酚醛树脂热稳定性的研究[J].高分子材料科学与工程，2000，16(1)：164-165.
[8] 庞金兴黄可知李曦谭文群常温固化耐高温酚醛树脂胶粘剂的研
制 ,2000
[9] 王保岑.酚醛树脂及其应用[J].磨料磨具通讯，2008，4：9-10.
[10] 余先纯，孙德林，李湘苏.木材胶黏剂与胶合技术（第一版）[M]，中国轻工业出版社，2011.3.1.。