[发明专利]稳定间苯二酚树脂的方法以及由其制造的凝胶组合物

说明书

发明领域

本发明涉及稳定间苯二酚酚醛树脂的方法。稳定的间苯二酚酚醛树脂具有许多有用的用途。举例来说，它们可以被用来制造浸渍配方、气凝胶、干凝胶等。 

发明背景 

间苯二酚是常用于树脂、染料、粘合剂、药物和其它应用中的已知材料。它可以以多种级别和形式获得，例如晶体、薄片、丸粒等。各种形式的间苯二酚可溶于水、醇、醚、苯、甘油和甲醛。 

间苯二酚可被用来合成碳气凝胶或干凝胶。特别地，可以如下制备碳气凝胶：使间苯二酚和甲醛在微碱性介质中共聚缩合，随后在惰性气氛中超临界干燥和裂解。由这样的碳气凝胶形成的薄电极可被用在电容去离子应用中。类似地，干凝胶可以通过从凝胶的孔系统中简单蒸发溶剂来制备。 

除非被稳定，否则间苯二酚-甲醛酚醛树脂溶液形成糊状物。已知数种涉及酸性或碱性催化剂以稳定间苯二酚-甲醛树脂的方法。可以将酸催化剂与加热结合使用，但可能会使树脂具有腐蚀性。糊状物不流动且不能方便地在自动混合机中使用。或者，可以使用高水平的碱性催化剂来保持材料为液态，但是这些催化剂使树脂变稠，而且可能导致不需要的反应。在树脂中，存在高水平的酸性或碱性催化剂通常是不理想的，因为在使用树脂时，它们可导致加快的、有时是不受控制的反应。 

因此，需要在基本不含酸或碱催化剂的水性溶液中稳定间苯二酚酚醛树脂的方法。在一些实施方案中，这些稳定的间苯二酚酚醛树脂在相对长的时间段中是稳定的。 

发明概述 

一方面，本发明提供了稳定间苯二酚-醛树脂的方法，包括：在基本不存在酸或碱催化剂的条件下，在大约130℃到大约180℃的温度下，加热间苯二酚-醛树脂足量的时间，以使得间苯二酚-醛树脂在水性溶液中稳定，其中，该间苯二酚-醛树脂在加热前是酚醛树脂。 

在一些实施方案中，间苯二酚-醛树脂是至少部分可溶于水的。在其它实施方案中，可以通过间苯二酚化合物与醛化合物反应获得间苯二酚-醛树脂。在进一步的实施方案中，间苯二酚化合物由式(I)表示： 

其中各个R¹和R²独立地是H、OH、C_1-5烷基、或OR³，其中R³是C_1-5烷基或C_1-5芳基，而且R¹和R²的至少之一是OH。 

在一些实施方案中，醛化合物是甲醛、甲基formcel、乙醛、丙醛、丁醛、巴豆醛、肉桂醛、苯甲醛、糠醛、丙酮、甲基乙基酮、或它们的混合物。在其它实施方案中，醛化合物是甲醛和丁醛的混合物。在其它实施方案中，醛化合物是甲醛。在一些实施方案中，间苯二酚化合物是未取代的间苯二酚，而且醛化合物是甲醛。在进一步的实施方案中，甲醛是甲醛和水或水性溶剂的混合物。在一些实施方案中，溶剂是甲醇。在其它实施方案中，混合物中 甲醛的量基于混合物的总重量为大约37重量％。在进一步的实施方案中，混合物中甲醛的量基于混合物的总重量为大约50重量％。 

在一些实施方案中，间苯二酚化合物与醛化合物的摩尔比是大约1∶0.3到大约1∶0.7。在其它实施方案中，其中间苯二酚化合物与醛化合物的摩尔比是大约1∶0.45到大约1∶0.65。 

在一些实施方案中，间苯二酚-醛树脂可以通过间苯二酚化合物与醛化合物在基本缺乏酸或碱催化剂的条件下反应获得。在其它实施方案中，间苯二酚-醛树脂可以通过间苯二酚化合物与醛化合物在酸或碱催化剂的存在下反应获得，而且在加热间苯二酚-醛树脂之前，酸或碱催化剂被基本去除或中和。 

在一些实施方案中，在加热间苯二酚-醛树脂之前，反应混合物中存在的易挥发物质被基本去除。在其它实施方案中，在加热后，将水性溶剂加入到间苯二酚-醛树脂中，以制备间苯二酚-醛树脂的稳定溶液。在一些实施方案中，水性溶剂可以是水，或者水/甲醇或水/乙醇或水/异丙醇的混合物。在进一步的实施方案中，在加热间苯二酚-醛树脂之前，反应混合物中的水或其它水性溶剂没有被去除。在进一步的实施方案中，加热在压力下在设备例如高压釜或其它能够在压力下进行反应的反应容器中进行。 

另一方面，本发明提供了可通过如下方法获得的稳定的间苯二酚-醛水性溶液，该方法包含在基本缺乏酸或碱催化剂的条件下，在温度大约130℃到大约180℃，加热间苯二酚-醛树脂足量的时间，以使得间苯二酚-醛树脂在水性溶液中稳定，其中，该间苯二酚-醛树脂在加热前是酚醛树脂。