酚醛樹脂——古老而又嶄新的合成樹脂
一提起酚醛樹脂,有些人可能還很陌生,可生活中酚醛樹脂產品比比皆是,象一些電器開關、收音機、錄音機、電視機、電話機外殼等就是用酚醛塑料製成的。酚醛塑料俗稱“電木”。
酚醛樹指是世界上最早實現工業化的合成樹脂品種,至今已有80多年的曆史。當前世界上年產量為300萬噸左右其中酚醛塑料約為50萬噸,在產量上為其它合成樹脂品種的五倍。
早在1872年西德化學家拜耳曾首先發現苯酚與甲醛在酸的存在下,可以縮合得到無定型的樹指狀產物,但當時對這種樹指產物很少進行研究。後來化學家克萊堡和史密斯再次深入研究了苯酚與甲醛的縮合反應。但由於反應生成物不結晶,而且一經精製就成為不溶不熔物,達不到實用目的。
進入20世紀後,各國化學家對苯酚和甲醛縮合反應越來越感興趣。1902年布盧默經研究發現苯酚和甲醛反應可得到樹脂狀的白色物質。1903年盧格特製得耐酸耐堿性樹脂,並指出可改善其表麵硬度,可以克服由於溫度過高、水分蒸發過快而產生多孔結構的缺點,以製得鑄塑製品,但由於當時研究重點隻是以酚醛樹指作為蟲膠的代用品,稱為“清漆樹指”。由於酚醛樹脂易碎、鼓泡、龜裂等問題,還沒有形成工業化規模。
1905—1907年,比利時裔的美國科學家貝克蘭在前人工作的基礎上,對酚醛樹酯反應進行了深入而係統的研究,於1910年提出了關於酚醛樹指“加壓加熱”固化的專利,提出了在模型中加熱、加壓快速變定的專利,解決了重大的關鍵問題,並於1910年建成日產酚醛樹脂為180公斤規模的正式工廠。貝克蘭的主要功績在於實現了酚醛樹指的實用化,這對酚醛塑料的生產起了重大的作用。正因為此,有人曾提議將此年(1910年)定為酚醛樹指元年或合成高分子元年。
1911年艾爾斯沃思發現應用六次甲基四胺(烏洛托品)可使當時認為僅具有永久可溶可熔性質的清漆樹脂轉變為不溶不熔的產物。因為清漆樹脂性脆可以粉碎,易於製造,而且長時間貯存亦不會變質,加上六次甲基四胺變定後的製品電絕緣性能優良,因此為酚醛樹指用在電器工業部門上作為絕緣體零部件開辟了廣闊的前途。
1913德國科學家阿爾貝特發明了油溶性酚醛樹脂的製造方法。這一發明開辟了酚醛樹脂在塗料工業上應用的新領域。
酚醛樹脂和塑料由於它的主要原材料來源很廣,生產工藝和設備不太複雜,而產品具有獨特的耐熱、耐燃、耐磨、耐大多數化學試劑、堅硬、吸濕性低、電絕緣性能優異、機械強度高、尺寸穩定、價格便宜等優良性能,因此,它已成為機械、電氣、輕工、建築、國防等部門不可缺少的材料。工業用酚醛樹脂可用於製造模具塑料、層壓塑料、泡體塑料、蜂窩塑料等。還可用作油漆原料、膠粘劑、防腐蝕用膠泥,以及以酚醛樹脂為基礎的離子交換樹脂等。
為了紀念現代高分子化學工業這個光輝起點,美國化學會於1984年召開了以酚醛樹脂為專題的討論會,重新評價了這種“古老而又嶄新的合成樹脂——酚醛樹脂。可以預料,酚醛樹脂與塑料工業必將隨著新的應用領域的開拓而得到更多的發展,其未來前景非常的廣闊。