[发明专利]一种改性酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及酚醛树脂领域，具体涉及一种改性酚醛树脂及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂胶粘剂是一种由酚醛树脂制成的胶粘剂。现有的酚醛树脂一般主要由苯酚和甲醛反应制成，但由于苯酚价格较高且对环境污染较大，酚醛树脂胶粘剂行业一直试图找到一种可再生、性能高的原料，以代替苯酚来制备酚醛树脂胶粘剂。木质素具有价格低廉和可再生的特点，木质素能够代替大部分苯酚与甲醛反应制备酚醛树脂，不仅能够降低酚醛树脂制造成本，而且酚醛树脂制备的酚醛树脂胶粘剂能够回收再利用，比较环保。

但是现有的酚醛树脂制备酚醛树脂胶粘剂时存在以下不足：

木质素的成分比较复杂，其自身的化学反应活性较低，分子量较高，木质素由于其本身的空间位阻效应难以参与酚醛树脂的聚合，为了让木质素能够比较容易的参与酚醛树脂的聚合，需要对木质素进行改性。但改性后木质素的分子结构中含有大量的苯环结构，从而使得改性后的木质素制成的酚醛树脂的韧性和强度较低，酚醛树脂制成的酚醛树脂胶粘剂的粘接性能和摩擦性能较差。因此，酚醛树脂胶粘剂制成的摩擦材料的粘接性能和摩擦性能较差，摩擦材料只能应用于对粘接性能和摩擦性能要求较低的领域中，应用范围比较单一。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种改性酚醛树脂及其制备方法，采用本发明制备方法制成的改性酚醛树脂不仅游离酚含量较低、热分解温度较高，而且韧性和强度较高；改性酚醛树脂制成的酚醛树脂胶粘剂的粘接性能和摩擦性能较好，酚醛树脂胶粘剂制成的摩擦材料的粘接性能和摩擦性能较好，摩擦材料能够应用于对粘接性能和摩擦性能要求较高的领域中，应用范围比较广泛。

本发明提供的改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：按质量份数将100份苯酚、10～200份木质素和1～20份酸性催化剂加入至反应釜中，在80℃～200℃的温度下恒温反应2～8小时，形成反应液；保持所述反应液的温度在60℃～110℃之间，分次累积加入50～200份甲醛溶液，加入2～20份复合催化剂，恒温反应1～5小时，形成粘稠物；将所述粘稠物在60℃～70℃的水中洗涤2～5次后脱水干燥，得到木质素酚醛树脂；将所述木质素酚醛树脂粉碎至200目后加入2～20份粉末丁腈橡胶，并在搅拌机中混合均匀，得到改性酚醛树脂。

在上述技术方案的基础上，步骤A中所述木质素从提取物中分离提纯获得，所述提取物为甘蔗渣、玉米秆或稻草秆。

在上述技术方案的基础上，所述分离提纯的过程为：将所述提取物、酸性催化剂和浓度为50％的乙醇溶液在200℃的温度下恒温回流反应8小时，过滤掉残渣。

在上述技术方案的基础上，步骤A中所述木质素为造纸黑液浓缩液、高沸醇木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或碱木质素。

在上述技术方案的基础上，步骤A中所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、三氟乙酸、草酸、乙酸和对甲基苯磺酸中的至少一种。

在上述技术方案的基础上，步骤B中所述复合催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化镁、无机盐和氧化物中的至少两种，所述无机盐和氧化物均含有锰、镁、铜和钙的中的一种元素。

在上述技术方案的基础上，步骤D中所述粉末丁腈橡胶的细度为100～300目。

在上述技术方案的基础上，步骤C中所述脱水干燥的过程为：在真空干燥箱中，先在120℃～150℃的温度下常压脱水干燥，然后在真空压力为0.05Mpa～0.1Mpa、110℃～140℃的温度下减压脱水干燥。

本发明提供的改性酚醛树脂，采用权利要求1至8中任一权利要求所述的方法制成。

在上述技术方案的基础上，所述改性酚醛树脂的游离酚含量为2％～5％、热分解温度为400℃～490℃。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明制备改性酚醛树脂时加入了粉末丁腈橡胶，提高了改性酚醛树脂的韧性和强度。因此，由本发明制成的酚醛树脂胶粘剂的粘接性能和摩擦性能较好，酚醛树脂胶粘剂制成的摩擦材料的粘接性能和摩擦性能较好，能够达到GB/T 24411-2009《摩擦材料用酚醛树脂》的标准，摩擦材料能够应用于对粘接性能和摩擦性能要求较高的领域中，应用范围比较广泛。

(2)本发明优化了苯酚与木质素的反应温度、以及苯酚与木质素反应所需的酸性催化剂的用量，使得苯酚能够比较容易的与木质素反应，因此苯酚与木质素反应得到的产物羟基的反应活性更高。