酚醛树脂合成全套资料

第一章 酚醛树脂合成

一：酚醛树脂配方

苯酚：200 kg 甲醛：350kg 液碱：7kg 甲酸：2.2g

液碱配方：片碱：20g 水:(不含酸碱及其它成分)：49.5g

二：上料前应注意以下问题

（1）苯酚是否结晶。

（2）甲醛是否有聚合物。

三：上料步骤

将甲醛一部分甲醛吸入反应釜中，打开搅拌机，将苯酚吸入反应釜，按照比例再将甲醛吸入，搅拌约20分钟，搅拌均匀即可。

四：生产前应注意

（1） 检查供电是否正常。

（2） 检查冷水供应是否正常。

（3） 检查锅炉供气是否正常。

（4） 检查各阀门是否正常。

（5） 正常与否都要做好记录。

五：操作步骤

（1） 开蒸汽（流程图①）将釜中原料加温至28℃，再加液碱，釜中温度计（流程图③）显示30℃时开始，将温度的提升速度控制在大约每分钟1℃，升温的速度要稳定，升至60℃的时间控制在35 --- 45分钟为佳。

（2） 60℃升温至70℃的速度要控制在大约每三分钟1℃，升温的速度要稳定，自60℃升至70℃的时间要控制在35 --- 45分钟；温度达到70℃时，将蒸汽关闭。

（3） 温度升至72.-73℃时定温，可以通过往釜层中加水的方式进行定温，使温度保持在72-73℃之间。

（4）自温度升至60℃的时间起，再过210分钟左右，进行中间化验。（化验过程：见第二页七条）

（5）甲醛和苯酚反应充分时，开始加甲酸。加完甲酸7分钟后，放完釜层中的水打开蒸汽，开始抽真空。 抽真空的操作步骤如下：开启真空泵（流程图15），，观察缓冲器（流程图13）的真空表（流程图21），当真空表显示的负压达到0.08以上时，再缓慢开启（流程图24）阀门，开启的速度要保证缓冲器的负压不低与0.07（流程图21），一直到全部打开，正常工作。

（6） 抽真空时注意观察视镜（流程图⑨），自视镜出水开始，将温度下降的速度每8分钟降11℃为正常，直至降到55-58℃时，抽真空时间一般在50-60分钟，随后温度自然上升，上升至63.5℃时关闭蒸汽阀门（流程图①）。打开排气阀（流程图⑤），再在釜

层中加凉水降温，温度反弹到67-68℃，待温度降至63度以下时，停机放料,抽空整个过程大约2小时-2小时15分钟左右.（流程图20）。

六：树脂生产过程中的注意事项

（1） 抽真空前20分钟，打开冷凝器循环水。

（2） 温度定在72-73℃之间时，温度切不可上下浮动。

（3） 抽真空时，釜层蒸汽压力不低于1.5公斤。

七、中间化验和终端化验

（1） 中间化验设备及中间化验程序。

* 化验设备：200克天平、50克量杯1个、吸管3个、50℃精密温度计1支、烧杯2

个、12℃以下的纯净水。

* 加甲酸前的一个化验过程， 从反应釜中取10克样倒入量杯中，用吸管滴3滴甲酸，用温度计搅拌几次，再用吸管将准备好的凉水加入量杯中来降温，边加边搅拌，使量杯中的混合物温度降至25℃，当量杯中的物体突然发生剧烈变化时，这时观察量杯中的混合物的刻度，当显示在32-33克之间时，这就是加甲酸的时间。

（2） 终端化验设备及终端化验程序。

* 化验设备：粘度测量仪、一次性纸杯。

* 方法1：化验程序根据抽真空的时间和抽真空的出水量来决定化验的时间和粘度的

测量。

* 方法2：在适当的时间从釜中取出半杯树脂，将树脂降至25℃，用温度计插入其中

10cm，再取出温度计，这时观察残留在温度计上的树脂往下掉8—10滴为宜。

八、树脂含量

游离酚含量：0.00012% 含水量：0.003%

游离甲醛含量：0.00023% 软化点：50（℃）

第二章 发泡

一：发泡的配方及配料的配方

（1） 配料配方

黑料：（开孔剂） 混 酸：（固化剂）

油溶苯胺黑：1.5kg； 对甲苯磺酸：25kg；

洗洁净白猫：25kg 磷 酸：11.7kg

L---548A: 25kg 苯酚磺酸：5kg

(不含盐\酸\碱) 水：10kg

（2）发泡配方

混酸：（固化剂）8kg ； 戊烷：（发泡剂）1.5-1.9kg ；硅油：DC—193：0.5kg 树 脂：25.5kg； 绿料：（色浆）0.25kg 黑料：（开孔剂）0.7kg； 二: 配料的要求及注意事项

(1) 配料要求

黑料：按比例称好两种黑料的重量,并将黑料倒入白猫桶中，将两种原料搅拌均匀密封

好, 24小时以后方可使用。(将混合物贮存在25℃的环境中为宜)

绿料：按比例称好重量, 将两种原料混合一起搅拌均匀密封好, 24小时以后方可使用。

(将混合物贮存在25℃的环境中为宜)

混酸：按比例称好重量，先将磺酸倒入桶中，再将称好的 (温度是55℃) 水倒入磺酸中，

搅拌1分钟，再将磷酸加入其中，搅拌均匀(约搅拌30分钟)密封好, 72小时以后

方可使用。(每隔24小时搅拌一次,存放在25℃的环境中为宜)

戊烷： 是3#发泡剂适用于可发性聚苯乙烯塑料(EPS),酚醛发泡, 聚氨脂发泡等。(该产

品需在15℃以下的环境中存放,该产品为高度易然品) 。

DC-193：该产品是美国进口硅油。

（2）注意事项：

以上配料使用的容器为塑料制品,切务使用金属器材。

三: 发泡间的温度要求及控制

首先将发泡箱放入发泡房中关好门, 把蒸汽打开，当发泡房的温度表显示55℃或55℃以上时, 并且外界的环境温度在30℃或30℃以上,温箱时间约30分钟； 如果外界环境温度低于30℃，那温箱时间最少要1个小时。(温箱时间到一半时，将发泡箱拉出对调位置) 注: 在温箱过程中一定要掌握好发泡箱底与四周温度一致,否则会出现发泡时间不稳

定、发泡速度不稳定或底部空等不良现象。

四: 发泡的配料对温度的要求

（树脂、绿料、 黑料、 戊烷、 混酸）：这五种原料要存放在15-20℃的环境中； DC-193：要求存放在25-30℃以上的环境中；

注： 储存温度不可以反复，否则会影响产品质量。

五:发泡流程及搅拌机操作（发泡过程中的关键部分）

首先将发泡间温度控制在35-45℃。再将各种原料按比例称好。将称好的树脂进行搅拌, 搅拌时起转400转,再将称好的硅油、黑料、绿料按先后顺序加入该树脂中，后500转；搅拌15秒，再将戊烷加入，搅拌1.5-2分钟停机。 迅速将混酸加入，将搅拌速度调整为700-800转，搅拌约30-50秒。（加混酸后这个搅拌时间的长短视桶内反应情况而定）, 加完混酸之后注意观察桶内的状况，在桶中原料即将起反映那一刻，立刻停机，迅速将料倒入发泡箱内，再将发泡间的门关好，并做好记录。（固化时间大约7-10

分钟，发泡速度可以用戊烷来调整）

六：发泡过程中应注意的问题：

（1）安全使用搅拌机，操作前检查搅拌机各部件是否正常，如：分散盘及轴是否松动，皮带是否要更换。操作时应注意：戊烷是高度易燃、易挥发的，搅拌过程中挥发速度会更快，所以周围绝对不允许有吸烟或任何火星出现，特别要注意离的最近的电机，因为电机易起火花。

（2）加戊烷后搅拌速度要加快，并使桶上下浮动几次，使其上下都要均匀。关键是加混酸后，搅拌时间短，但又要使原料搅拌均匀，所以必须要加快桶上下浮动的速度（比之前的速度都要快），浮动几次后即刻停止浮动，但搅拌仍在进行，此时观察桶中的变化，适当时立刻停机，迅速将其倒入发泡箱。（该混合物绝对不可以有见发的状况）

第三章 储存

储存的要求及注意事项

（1） 成品泡的储存

* 储存的要求：

储存间绝对不可以有阳光直射，要使成品泡直接受风。（最好是在储存间开几个天窗进行通风）。储存间顶棚应采用隔热材料。

* 储存应注意的问题：

阳光直晒会使成品泡变颜色，直接通风容易将其吹裂，降低产量。外界环境温度在33℃以上时，储存泡离顶棚距离不低于1米，以免对产品造成损坏。（该产品只能自然挥发，绝不可以采取强制挥发）

（2）原料储存时应注意的问题

* 苯酚不易长时间在外面风吹，雨淋，日晒。

* 甲醛建议在室内储存，不要长时间储存，容易聚合。

* 其它原料必须在室内储存。

* 特别是高度易燃品一定要低温储存。

第四章 包装

一：切割机的操作及注意事项

（1） 操作

首先打开总电源，再将切割机电源打开，使其正常运转方可工作。

（2） 注意事项

* 打开机器，首先检查运转是否正常。

* 检查锯条是否有断裂的痕迹，以防出现安全事故。

* 操作时应注意切割面是否平整，（应检查锯条是否锋利或侧面挡板是否松动）。 * 检查8cm和23cm的尺寸是否标准。

二：刀台的操作及注意事项

（1） 操作

首先打开电源总开关，再将刀台电源打开，使机器正常运转方可工作。

（2） 注意事项

* 打开机器，首先检查机器运转是否正常。

* 检查减速机是否缺油。

* 检查商标胶滚是否定位。

* 检查夹板是否定位。

（以上操作及注意事项均可视具体情况而定，仅供参考。）

第五章 设备要求及安装

一：树脂合成设备的要求

（1） 设备：1吨的反应釜：（3千瓦电机，转速：1440转，减速机速比：33/2，输出转速：85转/分，立式和卧式均可） ；17平方（管式）冷凝器（4分管）；缓冲器：（要求直径：65cm，高：126cm）；SZ—2水循环真空泵：（负压：0.086，转速：1450转，电机：Y132M-4，7.5千瓦；转速:1450转） ；消音器：（直径50cm，高105cm） ； 0.3吨锅炉：（蒸汽压力必须达到7公斤）；锅炉配套附件和管材（视具体情况而定）；

（2）安装

* 安装流程图见（最后一页）

* 设备的配套附件视具体情况而定

* 安装附件和管材视具体情况而定

（3）安装时的注意事项

* 反应釜要轻挪轻放，因里面的搪瓷容易损坏。

* 管式冷凝器轻挪轻放，以防震开焊接口。

* 注意各阀门接口，要连接好以防泄气。

* 冷凝器循环水应采用地下水（水温越低越好）。

* 设有原料加热池（用于如：苯酚融化等）。

（4）三项动力电：（附：建议配备20千瓦发电机）

二： 发泡搅拌机（自制）

* 主要配件：3千瓦调速电机、调速表（（0-1200转）、附件和钢材等。 * 卧式调速电机及配套装置（即轴承、皮带、皮带轮等）。

* 不锈钢分散盘要求32齿，直径30cm。

* 搅拌机的整体尺寸根据具体情况而定。

二：刀台的操作及注意事项

（1） 操作

首先打开电源总开关，再将刀台电源打开，使机器正常运转方可工作。

（2） 注意事项

* 打开机器，首先检查机器运转是否正常。

* 检查减速机是否缺油。

* 检查商标胶滚是否定位。

* 检查夹板是否定位。

（以上操作及注意事项均可视具体情况而定，仅供参考。）

第五章 设备要求及安装

一：树脂合成设备的要求

（1） 设备：1吨的反应釜：（3千瓦电机，转速：1440转，减速机速比：33/2，输出转速：85转/分，立式和卧式均可） ；17平方（管式）冷凝器（4分管）；缓冲器：（要求直径：65cm，高：126cm）；SZ—2水循环真空泵：（负压：0.086，转速：1450转，电机：Y132M-4，7.5千瓦；转速:1450转） ；消音器：（直径50cm，高105cm） ； 0.3吨锅炉：（蒸汽压力必须达到7公斤）；锅炉配套附件和管材（视具体情况而定）；

（2）安装

* 安装流程图见（最后一页）

* 设备的配套附件视具体情况而定

* 安装附件和管材视具体情况而定

（3）安装时的注意事项

* 反应釜要轻挪轻放，因里面的搪瓷容易损坏。

* 管式冷凝器轻挪轻放，以防震开焊接口。

* 注意各阀门接口，要连接好以防泄气。

* 冷凝器循环水应采用地下水（水温越低越好）。

* 设有原料加热池（用于如：苯酚融化等）。

（4）三项动力电：（附：建议配备20千瓦发电机）

二： 发泡搅拌机（自制）

* 主要配件：3千瓦调速电机、调速表（（0-1200转）、附件和钢材等。 * 卧式调速电机及配套装置（即轴承、皮带、皮带轮等）。

* 不锈钢分散盘要求32齿，直径30cm。

* 搅拌机的整体尺寸根据具体情况而定。

四：刀台（自制）

*主要配件：1.1二级电机；50比1减速机。

* 采用材料是碳钢板、管、或不锈钢材料。

* 刀片尺寸：长15cm，宽3cm，高：0.06mm 。

* 整体尺寸根据具体情况而定。

* 商标胶印滚根据实际尺寸而定。

* 工作台面要求光滑。

五：发泡有两种方式

一：蒸汽加热发泡

(1) 发泡间尺寸和要求

* 发泡间尺寸：长3m，宽3m，高2.2m。

* 暖气根据实际情况而定。

* 发泡间要求绝对保温.。

* 发泡间配置一个（0—100℃）数字显示温度计。

(2) 发泡模具尺寸和要求

* 模具材料6cm方木，1.5cm厚的密度板，钢材，转式车轮。

* 模具尺寸长115cm宽72cm高100cm（净尺寸）。

* 要求模具内表面用塑料布贴面。

* 模具四周用灵活性的挂钩加固。

二：电加热水循环模具发泡

1、制动循环加热模具

2.碳钢板材和铜管，

3.结构组成：模具主题，电加热循环系统、100kg卷扬机、电控柜。

六：冷藏柜

* 根据实际情况购买。

* 用作降温，恒温。

* 建议使用空调。

第六章 树脂详解

一：树脂质量的影响因素

（1）甲醛与苯酚的比例

缩聚反应最初生成预聚物的性质取决于甲醛与苯酚的克分子用量比。当克分子比

F/P﹤1时，反应的初期生成产物为邻-羟甲基苯酚与对-羟甲基苯酚的混合物。其中以邻-羟甲基苯酚的含量较多，羟甲基苯酚中的羟甲基能与苯酚反应生成各种衍生物。若F/P﹥2，则反应初期生成多元羟甲基苯酚，经进一步的缩聚，则交联形成不溶、不熔的树脂。因此P/F的值应在1-2之间。

（2）反应介质的pH值及碱用量的影响

苯酚与甲醛反应时反应介质的pH值对反应过程有很大的影响。在酸性或中性介质中，苯酚与甲醛所生成的羟甲基苯酚很不稳定，彼此间与苯酚很快地产生缩聚反应。在碱性介质中，羟甲基苯酚是稳定的，只有升高温度或加入酸性催化剂时，缩聚反应才能继续进行。在碱性介质中，即使苯酚与甲醛的用量比有很大变化时，也只能生成热塑性树脂。

实验中，采用在碱性条件下进行反应，甲醛过量，碱的用量为1.5%。

（3）反应时间的影响

苯酚与甲醛在催化剂的作用下进行缩聚反应，反应时间过长，所得高聚物粘度过大，

以致影响脱水反应，并使贮存期缩短。若聚合时间过短，反应不完全，产品中游离酚和游离醛的含量增加，收率降低。我们选择首先在72℃左右反应3.25小时，使苯酚与甲醛反应形成羟甲基酚，达到要求的分子量及粘度。

二：树脂的性能

（1） 水含量对树脂折光系数的影响

通过往一定量的树脂中逐渐加水，发现随着水含量的增加，树脂的折光系数呈线型关系下降，取自制的树脂100克逐步往其中加水，所呈现的加水量与折光系数的关系如图1所示。

（2） 水含量对树脂黏度的影响

粘度反应了流体的流动行为，是流体的重要物理性能之一。酚醛树脂的粘度对发交

联时的反应都有很大的影响。是控制酚醛树脂质量的一个重要指标。由于酚醛树脂为水溶性的，因此水份的含量对粘度的影响较大。随着水份含量的增加，树脂的粘度相应地

就要减少，取自制树脂40克。往其中逐步加入水，测定其粘度。见图2

三：泡沫的制备

（1）固化速度对发泡工艺的影响

热固性酚醛树脂发泡工艺的关键是要使发泡速度与固化速度相适应。若发泡速度小于固化速度，就会发不起来，在泡沫出现之前树脂就完全固化。在32-33℃的环境中，发泡固化速度在8分钟左右为宜。实验表明，常温发泡固化速度在100秒左右为宜；加热发泡固化速度在40～60分钟。

（2）树脂的黏度对发泡工艺的影响

树脂的粘度对调节泡沫密度有重要的影响。树脂粘度太大，发泡时易使气体逸出，使泡孔变大，甚至穿孔、塌泡；粘度太大，则操作困难，所得泡沫密度太大，不均匀。从树脂的发泡试验结果来看，树脂的粘度在8000～20000厘泊为好。

（3）固化剂对发泡工艺的影响

强酸固化剂的腐蚀性较强，发泡不易控制；用弱酸固化剂可以降低腐性，并且发泡过程易于控制。

固化剂的用量过多时，固化速度过快，泡沫密度大，用量过低时容易出现塌泡等现象。因此必须控制好固化。自制的树脂发泡时，固化剂用量对起泡时间的影响如图3表示（33℃发泡）（常温发泡）。

发泡剂用量大，泡沫的密度小；发泡剂用量小，则泡沫的密度大。通过调节发泡剂的用量可以获得所需密度的制品。

（4） 表面活性剂的种类和用量对泡沫制品的性能有较大的影响

阴离子型的表面活性剂能提高泡沫的开孔率，增加泡沫制品的吸水性。适于作插花用泡沫。而非离子型的表面活性剂能够提高泡沫制品的闭孔率，适宜制备建筑材料及绝热保温材料。

（5）泡沫的孔结构

说明了为什么加热发泡的泡沫各种性能优于常温发泡。得的泡沫，泡孔均匀、细我公司目前采用的是加热发泡。从相显微镜和电子显微镜的照片上可以看出：加热发泡所制腻，结构相比之下，常温发泡的泡孔结构则差得很多，这更直观地说明了为什么加热发泡的泡沫各种性能优于常温发泡。

温材料来说，导热系数的大小是一个非常重要的指标。导热系数低，保温效果好，能量损失小。导热系数与泡沫的结构是密切相关关的。目前，酚醛铝箔复合夹芯板的导热系数为0.028W/MK（50℃时）。

泡沫的导热系数（W/MK）

常温发泡 加热发泡 改性发泡

0．033 0.028 0.035

2、燃烧性

根据GB2406-2408-80规定，试样在25-30㎜高的蓝色火焰（约10000℃）上烧5分钟，离开火焰后2秒熄灭者为自熄性材料。我们将酚醛泡沫在规定火焰上烧5秒后，不燃，延长时间继续烧，仍不燃。可见，它属于自熄性材料。

3、临界氧指数

材料的临界氧指数是其难燃性的表征。临界氧指数值越大，不易燃烧。难燃性好；反之，临界氧指数值越小，易于燃烧。难燃性差。由于酚醛树脂分子中含有大量苯环，碳原子的比例高，在高温下易于碳化，因此其临界指数值较大。

为加强酚醛泡沫塑的阻燃性能，我们选用A1（OH）氯化磷酚酯TCEP101，505等阻燃剂进行实验，结果见表3。

4、泡沫的吸水率

吸水率的高低决定了板材的防潮性能。我公司的产品吸水率＜2%。

泡沫的孔结构对泡沫的吸水率影响很大。孔大，开孔率高，粗糙，吸水率就大；相反，吸水率就小。

泡沫的吸水率随容重的变化而变化，容重越大，泡孔越细密，吸水率越小。影响较大的是发泡配方工艺。对于加热发泡，树脂固化得比较好，泡沫闭孔率较高，所以吸水率比常温发泡发低，吸水量还不到原来的一半。

5、吸声性能

酚醛泡沫的优良吸声性能，赋予它广泛的用途。开孔型的泡沫结构有利于吸声，在气流中，由于受激振动空气的摩擦，使声波转换为热量，从而被吸收。

酚醛泡沫的吸声性能用吸声系数来表征，实验测试的结果如表5所示。作为比较，列举出硬质聚氨酯泡沫塑料的吸声系数见表6。

6、热稳定性

按前述方法，我们测定了酚醛泡沫的热稳定性，烘烤48小时后的结果如表7所示。表中的

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数据表明，泡沫的密度越大，热稳定性越好；密度越小，热稳定性越差。这是因为当泡沫的密度较低时，其表面积就大，与空气中的氧接触的可能性增加，在高温下易于氧化而受到破坏。所以其热稳定性较差。此外，延长烘烤时间，泡沫的体积和重量变化起来越小，最后趋于稳定。

7、热分析

图8为酚醛泡沫在空气中的T/GB谱图

一般把该图分为四个阶段。第一阶段为0～100℃，在此温度下，酚醛泡沫体中的低分子物受热挥发，它们是水份、甲醛、苯酚、固化剂和发泡剂的残留物等。第二阶段为100～170℃，酚醛树脂的氢键重新组合，形成羟基。在第三阶段（170～280℃）主要是链C-O-C的断裂。第四个阶段（280～600℃）为羟基结构的破坏，同时释放出CO和CO气体，以及其它挥发性的脂肪族的有机物，如CH，此外，在120～250℃之间，酚醛树脂还发生降解和交联的竞争反应。

同时从TG谱图中可以看出，酚醛泡沫的耐热性能良好，使用温度高，在180℃以下失重量很小。

第七 设备安装流程图（见13页）

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