酚醛在酸性条件下缩聚为什么用浓盐酸

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/11 19:39:26

H+催化反应进行

在酸性介质中,羟甲基与羟甲基或羟甲基与酚环上的氢原子的反应速度都较酚与醛的加成反应速度快。研究表明,热塑性酚醛树脂和生成过程是通过羟甲基衍生物阶段而进行的,且羟甲基彼此间的反应速度总小于羟甲基与苯酚邻位或对位上氢原子的反应速度。通常认为,在酸催化下的反应是与甲醛或它在水溶液中的甲二醇形成的质子性质有关的亲电取代反应。
动力学数据表明:H+ 在酚和醛反应的开始阶段是活泼的催化剂,缩聚反应的速度大体上正比于氢质子的浓度。
催化剂:在酸性催化剂作用下苯酚与甲醛加成反应的速度与氢离子的浓度呈线性关系,进一步的缩聚反应对于酸性催化剂的用量也非常敏感,催化剂不仅对反应有催化作用,还影响树脂的性能。
盐酸是最强的催化剂,一般用量为0.05%~0.1%,反应体系的pH在1.8~2.2之间,为防止缩聚过程中的剧烈放热,因此应分2~3次加入反应物中。优点:
价格低,反应速度快,在干燥脱水过程中可随水蒸气逸出。缺点:腐蚀设备严重,生产出的树脂中残存有氯离子,会影响其性能。盐酸曾一度广泛使用,后来逐渐被抛弃,因易形成氯甲基醚副产物,盐酸与甲醛形成的二氯甲基醚被认为是潜在的致癌物。
硫酸作催化剂较少,主要是因为总有部分硫酸残存于树脂中,必须使之中和生成惰性的硫酸盐。所得树脂颜色较深,对设备腐蚀严重。采用量为苯酚的0.4%~0.5%。
草酸是很好的催化剂,现普遍使用。催化作用缓和,用量为苯酚量的0.5%~2%。特点是缩聚反应平稳,容易控制。易实现自动控制,树脂颜色较浅并具有较好的耐光性,反应后不必中和;对设备腐蚀小。缺点是反应速度较慢。
2)中和剂:由于热塑性酚醛树脂是在酸性条件下缩聚而成。因此,在树脂的合成反应达到预期的程度时,通常要用碱性物质对树脂的残余酸进行中和。中和的目的一方面是终止树脂的缩聚反应,另一方面是消除树脂中因酸而具有的腐蚀性。可用的中和剂可为各类碱性物质,但是,从经济以及来源等方面考虑,可用氨水和氢氧化钠为中和剂。
3)原料的用量比:工业生产中,苯酚/甲醛(摩尔比)通常为1/0.85左右,在同样条件下进行缩聚,甲醛对苯酚的摩尔比愈高,所得树脂软化点愈高,平均相对分子质量愈大,收率提高,树脂中游离酚含量减少。
4)缩聚与脱水条件:延长缩聚时间,反应趋于