專利名稱：一種水溶性酚醛樹脂/納米粘土復(fù)合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酚醛樹脂，特別涉及一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物，本發(fā)明還涉及該復(fù)合物的制備方法。
酚醛樹脂是最早人工合成的重要的高分子化合物，由于其具有耐熱、耐磨、耐腐蝕，強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定、價格低、電性好等，在電氣、復(fù)合材料、涂料、建材、膠粘劑等工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。
水溶性酚醛樹脂具有粘結(jié)力強(qiáng)、耐磨、耐高溫、耐老化等優(yōu)點，目前主要作為一種粘合劑，廣泛用于層壓板、防火涂料、巖棉保溫材料、涂附磨具、鑄型和建筑裝飾材料等。然而，隨著對制件的高性能需求越來越迫切，人們對水溶性酚醛樹脂相應(yīng)地也提出了更高的要求。
酚醛樹脂的改性可有多種方法。從提高樹脂的綜合性能而言，采用酚醛樹脂與其他材料復(fù)合是一條重要而非常有效的途徑。這其中主要有兩類化合物用于與酚醛樹脂的復(fù)合。一類是其他的有機(jī)聚合物，如環(huán)氧樹脂、橡膠等；一類是無機(jī)物，如炭黑、二氧化硅等。酚醛樹脂與其他一些有機(jī)化合物的相溶性相對較好，但工藝過程大多較為復(fù)雜，成本較高。而酚醛樹脂與多數(shù)無機(jī)物的復(fù)合工藝過程雖然比較簡單，但無機(jī)物在樹脂體系中很難分散均勻，難以有效提高酚醛樹脂的綜合性能。
近年來的研究發(fā)現(xiàn)，在材料復(fù)合過程中，若其中一相或幾相復(fù)合物能在基體中形成超微分散即納米分散，則復(fù)合物可表現(xiàn)出許多特殊性能。這引起了人們的極大關(guān)注，以至在科學(xué)界和工業(yè)界很快形成研究開發(fā)納米復(fù)合物的熱潮。其中，插層復(fù)合是制備納米復(fù)合物的一種有效手段，它是將聚合物插層在具有層狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)復(fù)合物中，如石墨，層狀硅酸鹽等，這些層狀復(fù)合物的片層厚度一般在1nm左右，片層間距在0.8-2.1nm之間。因此，當(dāng)聚合物插入這些片層之間并使這些片層均勻分散在聚合物基體中時就可形成納米分散的聚合物/無機(jī)納米復(fù)合物。這方面比較成功的是聚合物/粘土復(fù)合物，如尼龍/粘土、聚苯乙烯/粘土、環(huán)氧樹脂/粘土等納米復(fù)合物。
本發(fā)明的目的在于提供一種在粘結(jié)性，耐磨性，耐高溫耐老化等性能上優(yōu)于普通水溶性酚醛樹脂的新型水溶性酚醛樹脂復(fù)合物。
本發(fā)明的目的還在于提供一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法。
本發(fā)明通過在水溶性酚醛樹脂的制備過程中采用層狀硅酸鹽粘土，苯酚和甲醛在粘土層中原位插層聚合形成插層型水溶性酚醛樹脂/納米粘土復(fù)合物，插層型復(fù)合物固化后可形成剝離型酚醛樹脂/粘土納米復(fù)合物，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本發(fā)明提供了一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物，由以下組分和含量組成100重量份的苯酚，110-170重量份的36-40％的甲醛水溶液，1.0-20重量份的層狀硅酸鹽粘土，7-15重量份的催化劑。
本發(fā)明所用的粘土為一類含80％以上蒙脫土，膨潤土，鋰蒙脫石或蛭石類型的層狀硅酸鹽礦物，粒徑200-400目，比表面積700-800m/g，層間有Na+，Li+，Ca2+和Mg2+等是可交換性陽離子，離子交換容量(CEC)50-200meq/100g，粘土層厚度為0.9-1.1nm，層間距離為0.8-2.1nm。
本發(fā)明所用的催化劑可以是堿金屬、堿土金屬的氧化物和氫氧化物以及氨水及胺類化合物，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鎂、氫氧化胺、氧化鋇、氧化鎂和氧化鈣。
本發(fā)明提供的一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法，可按如下步驟進(jìn)行1)將100重量份的苯酚、200-300重量份的36-40％的甲醛水溶液和1.5-25重量份的層狀硅酸鹽粘土于常溫下強(qiáng)烈攪拌30-100分鐘，形成穩(wěn)定的膠體分散體系；2)升溫至45-50℃，加入7-15重量份的催化劑，然后在70-90℃攪拌反應(yīng)60-150分鐘，停止反應(yīng)冷卻即得。
本發(fā)明提供的一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法，還可按如下步驟進(jìn)行1)將100重量份的苯酚和7-15重量份的催化劑在20-40重量份分散介質(zhì)水存在下于20-50℃下高速攪拌10-30分鐘，之后加入110-170重量份的36-40％的甲醛水溶液。
2)在攪拌下，加入1.0-20重量份的層狀硅酸鹽粘土，升溫至80-98℃。反應(yīng)到粘度達(dá)0.3-1.0Pa.S為止。冷卻即得以上所述的水溶性酚醛樹脂/粘土納米復(fù)合物。
本發(fā)明的樹脂還可以進(jìn)一步固化，形成剝離型酚醛樹脂/粘土納米復(fù)合物。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明得到的一種水溶性酚醛樹脂/納米粘土復(fù)合物與普通水溶性酚醛樹脂相比，綜合性能得到了較大提高，尤其是具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，耐熱、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、耐老化和高阻隔性能。
2、與通常聚合物/粘土納米復(fù)合材料所采用的有機(jī)化粘土相比較，本發(fā)明采用的無機(jī)層狀硅酸鹽粘土具有更低的價格，通過本發(fā)明的制備方法這種無機(jī)粘土在水溶性酚醛樹脂仍中能形成均勻的納米級分散，從而使所得的復(fù)合物的性能價格比大大優(yōu)于普通的水溶性酚醛樹脂。
本發(fā)明的水溶性酚醛樹脂/納米粘土復(fù)合物的應(yīng)用前景十分廣闊，如作為膠粘劑用于纖維板、膠合板、刨花板和層壓板，用于漁桿樹脂、防熱板、防火涂料、鑄型冷芯盒、巖棉保溫材料、耐火材料等的生產(chǎn)，是制造增強(qiáng)性研磨片、砂布、砂帶、砂紙和涂附磨具的原料，還可用于混凝土、墻地磚、功能型裝飾玻璃以及作為建筑裝修用膠粘劑等。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
權(quán)利要求
1.一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物，由以下組分和含量組成100重量份的苯酚，110-170重量份的36-40％的甲醛水溶液，1.0-20重量份的層狀硅酸鹽粘土，7-15重量份的催化劑；所述層狀硅酸鹽粘土為一類含80％以上蒙脫土，膨潤土，鋰蒙脫石或蛭石類型的層狀硅酸鹽礦物，粒徑200-400目，比表面積700-800m/g，層間有Na+，Li+，Ca2+和Mg2+等是可交換性陽離子，離子交換容量(CEC)50-200meq/100g，粘土層厚度為0.9-1.1nm，層間距離為0.8-2.1nm；所述催化劑為堿金屬、堿土金屬的氧化物和氫氧化物以及氨水及胺類化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物，其特征在于所述催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鎂、氫氧化胺、氧化鋇、氧化鎂和氧化鈣。
3.一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法，按如下步驟進(jìn)行1)將100重量份的苯酚、200-300重量份的36-40％的甲醛水溶液和1.5-25重量份的層狀硅酸鹽粘土于常溫下強(qiáng)烈攪拌30-100分鐘，形成穩(wěn)定的膠體分散體系；2)升溫至45-50℃，加入7-15重量份的催化劑，然后在70-90℃攪拌反應(yīng)60-150分鐘，停止反應(yīng)冷卻即得；所述層狀硅酸鹽粘土為一類含80％以上蒙脫土，膨潤土，鋰蒙脫石或蛭石類型的層狀硅酸鹽礦物，粒徑200-400目，比表面積700-800m/g，層間有Na+，Li+，Ca2+和Mg2+等是可交換性陽離子，離子交換容量(CEC)50-200meq/100g，粘土層厚度為0.9-1.1nm，層間距離為0.8-2.1nm；所述催化劑為堿金屬、堿土金屬的氧化物和氫氧化物以及氨水及胺類化合物。
4.一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法，按如下步驟進(jìn)行1)將100重量份的苯酚和7-15重量份的催化劑在20-40重量份分散介質(zhì)水存在下于20-50℃下高速攪拌10-30分鐘，之后加入110-170重量份的36-40％的甲醛水溶液；2)在攪拌下，加入1.0-20重量份的層狀硅酸鹽粘土，升溫至80-98℃。反應(yīng)到粘度達(dá)0.3-1.0Pa.S為止，冷卻即得；所述層狀硅酸鹽粘土為一類含80％以上蒙脫土，膨潤土，鋰蒙脫石或蛭石類型的層狀硅酸鹽礦物，粒徑200-400目，比表面積700-800m/g，層間有Na+，Li+，Ca2+和Mg2+等是可交換性陽離子，離子交換容量(CEC)50-200meq/100g，粘土層厚度為0.9-1.1nm，層間距離為0.8-2.1nm；所述催化劑為堿金屬、堿土金屬的氧化物和氫氧化物以及氨水及胺類化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的一種水溶性酚醛樹脂復(fù)合物的制備方法，其特征在于所述催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鎂、氫氧化胺、氧化鋇、氧化鎂和氧化鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水溶性酚醛樹脂/納米粘土復(fù)合物及其制備方法,所述的復(fù)合物由以下組分和含量組成:100重量份的苯酚,110－170重量份的36－40%的甲醛水溶液,1.0－20重量份的層狀硅酸鹽粘土,7－15重量份的催化劑。這種復(fù)合物與普通水溶性酚醛樹脂相比,具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度,耐熱、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、耐老化和高阻隔性能?？勺鳛橛糜诶w維板等板材的膠粘劑以及作為建筑裝修用膠粘劑,還可用于漁桿樹脂、防熱板、防火涂料等的生產(chǎn),是制造增強(qiáng)性研磨片、砂布、砂帶、砂紙和涂附磨具的原料。
文檔編號C08L61/00GK1377916SQ01109989
公開日2002年11月6日 申請日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者劉金閣, 韓冰, 智林杰, 趙彤 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所