[发明专利]一种环氧改性酚醛树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种环氧改性酚醛树脂及其制备方法和应用，所述环氧改性酚醛树脂的制备方法主要通过：将苯酚和酸性催化剂加入反应器中，升温至120‑140℃，然后滴加带有环氧基团的改性剂进行反应，再降温至80‑100℃，滴加甲醛，进行保温反应；然后常压蒸馏脱除水、苯酚，减压后得到所述环氧改性酚醛树脂。本发明制备的环氧改性酚醛树脂应用于橡胶中，能够保证粘合效果的同时，具有更低的生热性，更好的加工性能。

技术领域

本发明涉及橡胶轮胎领域，具体涉及一种环氧改性苯酚甲醛树脂及其制备方法和应用。

背景技术

在橡胶轮胎制品中，通常会使用尼龙，钢丝等作为其支撑骨架结构来提高橡胶的强度，为粘合支撑骨架结构与橡胶，常见使用间甲白体系的粘合体系，但间苯二酚在橡胶炼胶过程会挥发，产生气味重，有毒的烟雾，对人体伤害大，并且其生产过程污染大还极易吸水，具有不可再生的性质，因此间苯二酚被间苯二酚甲醛预聚体所取代。但间苯二酚甲醛预聚体作为间苯二酚替代品用于粘合体系，橡胶的生热会明显升高，从而造成橡胶轮胎运动过程中温度较高，轮胎的使用寿命会大大缩短。

目前，现有技术改进方向为在预聚体的侧链接入烷基链来改善分子的刚性，如在分子上接入腰果酚的侧链，使橡胶制品在加工过程中不发烟，具有模量高，硬度高以及生热低等优点；或者采用含有碳碳双键的酚类化合物与烷基酚共缩合反应，制备含有双键结构的改性烷基酚醛树脂，并为使用本发明的橡胶组合物提供足够的初始自粘及长效粘合力，降低橡胶动态生热。然而上述方法中在酚醛树脂中引入双键，在与甲醛聚合时易发生凝胶，合成难度高且工艺复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种环氧改性酚醛树脂，在苯酚预聚体的主链分子间接入带有环氧基团的改性剂，通过开环反应在两个苯酚分子间引入一条柔性支链，在增大聚合物的分子量的同时，增加其在加工过程中与橡胶的亲和力，分子间相互作用摩擦降低，从而达到橡胶制品易加工，生热降低的效果，使用带环氧基团的改性剂，低毒，环保可解决使用间苯二酚的发烟问题，工艺简单易操作。应用于橡胶中，能够保证粘合效果的同时，还具有更低的生热性，更好的加工性能。

具体通过以下技术方案实现：

一种环氧改性酚醛树脂，其特征在于，具有如下结构式：

其中R为芳基、芳烷基或苯基，优选为甲基苯或乙基苯；

n为2-6的整数。

生成所述环氧改性酚醛树脂的反应式如下所示：

本发明还提供上述环氧改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将苯酚和酸性催化剂加入反应器中；

S2：升温至120-140℃，滴加带有环氧基团的改性剂进行反应；

S3：降温至80-100℃，滴加甲醛，进行保温反应；

S4：常压蒸馏脱除水、苯酚；

S5：减压后得到所述环氧改性酚醛树脂。

进一步地，步骤S1中，酸性催化剂为草酸、盐酸和对甲苯磺酸中的一种或几种。

进一步地，步骤S1中，酸性催化剂的用量为苯酚的0.3-0.8wt％，通过控制酸催化剂的用量来控制反应的速率，若酸催化剂的用量低于0.3wt％，则会导致反应速率低，反应时间长；若酸催化剂的用量高于0.8wt％，则反应速率过快，反应程度剧烈。

进一步地，步骤S2中，带环氧基团的改性剂为带有环氧基团的芳烃或烷烃。

步骤S2中，控制温度在120-140℃之间，有利于保证带有环氧基团的改性剂对苯酚改性完全。