酚醛树脂是如何合成的?

　　酚醛树脂是由酚类化合物(如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等)与醛类化合物(如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等)在碱性或酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的树脂统称为酚醛树脂。酚与醛的反应是比较复杂的，由于苯酚与甲醛的摩尔比，所用催化剂的不同，加成与缩聚反应的速度和生成物也有差异。

　　一、碱性催化剂的反应

　　很多无机碱和有机碱都可用作碱性催化剂，常用的有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺等。1mol(有时高达2.5mol)甲醛在碱性催化剂条件下，加成反应占优势，而缩合反应进行较慢，生成的初期树脂为甲阶酚醛树脂，主要反应历程如下：

　　1、 加成反应(羟甲基化)

　　苯酚与甲醛首先进行加成反应，生成1~3羟甲基苯酚

　　2、 缩合反应(亚甲基化)

　　羟甲基酚进一步缩合形成初期树脂或称热固性酚醛树(resols)、甲阶树脂(A-stage resins)、一步树脂。

　　(1)、苯酚与羟甲基酚进行反应生成二(羟苯基甲烷)

　　(2)、羟甲基酚之间进行反应

　　(3)、苯酚或羟甲基与二聚体或多聚体进行反应，多聚体之间进行反应。

　　二、酸性催化剂的反应

　　酸性催化剂是较强的酸，包括无机酸和有机酸，常用的有盐酸、硫酸、草酸、苯磺酸、石油磺酸、氯代醋酸等。在酸性催化反应中，一般采均用苯酚与甲醛的摩尔比大于1：0.9，生成的羟甲基与酚核的缩合速度远远超过甲醛与苯酚的加成速度，得到的树脂呈线型结构，是可熔的。因此称为热塑性酚醛树脂(novolak)或线型酚醛树脂。反应历程如下：

　　(1)、甲醛与水结合可形成亚甲基二醇(HOCH2OH)，在酸性介质中，亚甲基二醇生成羟甲基正离子;(+CH2OH)羟甲基正离子在苯酚的邻位和对位上进行亲电取代反应，生成邻羟甲基苯酚和对羟甲基苯酚

　　(2)、羟甲基苯酚现苯酚缩合生成二(羟苯基)甲烷(dihydroxydiphenyl methane)二(羟苯基)甲烷有3种异构体：2,2’—二(羟苯基)甲烷;2,4’—二(羟苯基)甲烷和4,4’—二(羟苯基)甲烷。三种异构体的比例与反应介质的PH有关，在酸性反应介质中，后两种异构体为主要产物。

　　上述三种异构体与甲醛进行加成反应，生成的羟甲基再与苯酚进行缩合反应，如此反复下支则生成酚醛树脂低聚物。在合成热塑性酚醛树脂时，苯酚的过量限制了树脂相对分子质量的变大，平均每个分子约含有5-6个苯环，不存在没有反应的羟甲基，即使长期加热也仅能熔化，而不会固化故称为热塑性酚醛树脂。因为苯酚的3个官能团没有全部反应，与六次甲基四胺和多聚甲醛受热时即能转变为热固性酚醛树脂。