腰果油改性酚醛树脂的方法及应用

何江成

摘 要：本文主要介绍了腰果油的主要组成成分和它的具体结构，进一步得出腰果成分中化合物的特征。研究脂族化合物和改性酚醛腰果油的四种方法分别是：苯酚混合法，双酚法组合法，苯酚预备法（预聚法），苯酚共混法（共混法）。除此之外，本篇文章还介绍了在对腰果油进行改性后，改性腰果油在人们生活中的应用。

关键词：腰果油；改性酚醛树脂，方法；应用

酚醛树脂是通过苯酚（主要是苯酚）和醛（主要是甲醛）共同混合，然后进一步形成合成树脂[1]。根据反应体系催化剂的关系，苯酚和醛可分为两类：热塑性酚醛树脂（Novolax）和硬质塑料酚醛树脂（Legor）[2]。热塑性酚醛树脂是通过将酚类和醛类进行混合，然后通过酸性催化剂加以催化合成的产物。热塑性酚醛中，酚类和醛类的比例大于一，即酚类比醛类多，这种热塑性酚醛中没有活性甲基，所以，不需要添加任何的加固剂。硬质塑料酚醛则是在酚类醛类的比例小于一，且催化剂为碱性条件下进行混合生成的，这种树脂中自含加固剂，所以，可以自行固化。

1.腰果油

1.1概述

腰果油（CNSL）是一种非常丰富的生物资源，可采用干压或腰果精华提取来获得。天然腰果油主要由四种成分组成：约91%腰果和约9%的其他两种少量的山楂油。将天然腰果油加热并进一步脱羧，使腰果堆切换成白炽化形式，就可以形成商业用途的腰果油。因此，商品腰果油不含腰果酸，它的主要成分是枸杞和腰果。酚醛树脂因其高机械强度，优异的耐热性，耐火性，低毒性和低烟雾性而被广泛用于航空航天业，汽车业，电子和工程行业。除此之外，它还可以与其他聚合物混合，以更好地实现它自身的高性能。[3]。由于目前人们对海外生态环境和资源危机更加重视，所以不仅是国内还是国外，都加上了对酚醛树脂合成技术的发展，所以，在近几年，合成改性树脂和腰果油进一步滚得了可再生能力，进一步改善了国内外的自然生态环境。

从上述腰果油的结式表明，腰果油是一种具有苯环的烷基酚，该苯环不仅具有酚羟基，而且在多个碳环核中存在苯酚，除此之外，它具有15个碳原子，且每个碳原子上都含有不饱烃。需要注意的是，具有上述结构特征的腰果油也具有酚类化合物的性质，即腰果油也具有脂族化合物的柔韧性和聚合不饱性。由此可见，腰果油可以用作酚醛树脂和橡胶的改性剂，人们生活中的增塑剂，油漆，粘合剂等。

1.2主要成分腰果酚的红外光谱

腰果油的红外光谱分析为：在酚羟基张力下3330.61cm-1处振动；图1，芳烃环在3009.08cm-1处的张力振动；亚甲基在1，2924.28cm-1处张力振动；苯酚在 12853.11处张力振动，除此之外，腰果油的亚乙基在1858.76 cm处的第一条主链上含有芳香环碳 - 碳双键结构，这使得腰果油具有烷基苯的基本特征。

2.腰果油改性酚醛树脂的主要方法

2.1混酚法

混合酚醛方法意味着需要在特定比例的情况下，将苯酚和腰果油注入反应器中，在聚合催化剂的影响下直接形成反应，进一步将腰果油改性成腰果酚树脂。需要注意的是，反应的产物取决于催化剂和组合物使用，使用的催化剂和组合物体不同，也可以获得不同的产物。

2.2双酚法

双酚法是指按照一定的比例将苯酚和腰果油在反应器中进行混合，并在酸催化剂的影响下，腰果和酚烃油会不断形成反应，需要注意的是，反应温度应该控制在164℃左右，然后将反应器放在100℃的环境中静放1至2小时，然后再进行冷却，在冷却后加入甲醛，最后通过常压脱水和真空脱水的方法产生热塑性树脂。

2.3预聚法

在预聚法的操作步骤中，首先需要通过催化剂的作用将腰果油合成苯酚 - 甲醛树脂的预聚物，然后通过常规反应合成苯酚和甲醛，以后在合成物中加入预聚物进行反应，最终形成酚醛树脂。

2.4共混法

混合法的主要目的是生产酚醛树脂，这需要首先将腰果油引入反应器中，然后在加入催化剂的情况下进行加热，直至达到特定温度然后进行缩聚。在反应器中，苯酚 - 甲醛缩聚反应是酚苯树脂产生的早期阶段现象，在加入其他几种聚合物后，就可以得到混合的改性酚醛树脂。

3.腰果油改性酚醛树脂的主要应用

3.1腰果油改性酚醛树脂在轮胎中的应用

改性腰果酚醛树脂主要用作轮胎和橡胶制品的加固剂，也被人们称为热塑性酚醛树脂。对腰果油进行改性的主要目的在于改善腰果油与橡胶的相容性，使用在早期就具有优异的增塑和软化效果，并进一步降低橡胶共混物的粘度。除此之外，为了获得更佳的增强效果，我们需要添加9%至11%的亚甲基供体，这样可以使得最终的橡胶混合物在橡胶和苯酚硫发生硫化的过程中增强树脂的粘合度。除此之外，还可以改善树脂的热缝固化性能，进一步降低橡胶混合物的复杂性等。

3.2腰果油改性酚醛树脂在摩擦材料中的应用

改造后的腰果酚醛树脂主要用于生产汽车的刹车片。它是将常规粉末状的催化剂（包括热塑性树脂和硬化剂）通过混合腰果油来达到提高韧性和耐热性的目的。树脂可以用作摩擦材料，这就说明树脂具有优异的摩擦特性，在摩擦过程中，在腰果油表面上形成的碳化膜具有柔软且坚固并且不易破碎的特性，所以，在进行刹车片制造时，需要保证腰果油材料表面可以处于的加热状态，以确保摩擦材料具有均匀和稳定的摩擦行为[6]使用丁腈橡胶（NBR）和腰果油作为改性剂来改性酚醛树脂，可以增强它们的耐磨性，韧性，硬度，摩擦性和耐热性。但是，这些特性在高温下极易被破坏。很明显，相关人员需要在处理过程中尽量将热膨胀和热分解的程度最小化。

3.3腰果油改性酚醛树脂在模塑料中的应用

酚醛模塑材料通常是将酚醛树脂作为人们生活中的粘合剂，固化剂，填料，脱模剂等。它是腰果油和苯酚材料通过研磨形成的粉末状，然后进一步制成的产品。这种改性的目的主要是为了改善酚醛树脂的耐热性和韧性。需要注意的是，腰果油中的酚羟基和碳链C15的高碳数对成型材料的性质有重要影响。所以，在诸如对其进行缩聚等的实验研究中，需要将软化点控制在83至91℃的范围内，也必须保证胶凝时间能够在41至61秒范围内，并且在使用具有酚醛树脂的碳二醇时，需要将粘度控制在16.1至18.1mPa？s以内。如果严格控制了这些标准，那么就可以将材料的强度和抗冲击性提高约11%，也可以将材料的耐热温度提高约6至9℃，除此之外，还可以显着降低混合材料的成本。

3.4腰果油改性酚醛树脂在酚醛泡沫中的应用

酚醛泡沫是通过将酚醛树脂进行发泡而获得的泡沫，这被人们认为是第三代新兴的绝缘体，且它也是现在各个领悟运用最广泛的绝缘形式，被称为“绝缘之王”。与聚苯乙烯泡沫，聚氯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫和其他行业最佳保温材料相比，它具有优异的耐火性。然而，它也存在诸如大规模易碎，不易于去除炉渣和顶壁修复复杂的一系列缺点。所以，将腰果油进行改性的最终目的就是改善泡沫树脂的上述缺点，只有这样，才能保证酚醛泡沫可以明显改善自身存在的缺点。

3.5腰果油改性酚醛树脂在层压板中的应用

改性酚醛腰果樹脂在保温领域的价值，不仅可以对生产工艺进行优化，还可以改善树脂材料的耐水性，导电性和抗冲击性。所以，利用这种环氧改性的酚醛树脂，可以进一步改进树脂的整体性能。

3.6腰果油改性酚醛树脂在酚醛纤维中的应用

酚醛纤维是将酚醛树脂通过熔化，辐射和固化而形成的。它具有高耐火性，高隔热性，高绝缘性和良好的耐化学性。它可用于导弹绝缘和航空隔音。但是，利用这种材料可能会对人体造成伤害，所以，在实际的运用中，它还是存在很多的限制，与纯酚醛纤维相比，腰果油的引入显着提高了改性酚醛纤维的断裂伸长率和抗冲击性，不仅如此，还进一步提高了树脂的热稳定性和进一步降低了树脂中的碳含量。

4结语

随着石化原料价格的上涨，合适人们生活用途的能源研发就必须引起人们的重视，所以，将酚醛树脂等化学工业运用在能源研发中，可以促进我国可再生能源的发展。且目前来说，用于酚醛树脂工业的腰果和黄油的开发为可再生能源的研发提供了巨大的潜力。在未来，将高性能酚醛树脂用于新能源开发，是未来新能源发展的必然趋势。

参考文献：

[1]唐路林，李乃宁，吴培熙.高新能酚醛树脂及其应用技术[M].北京：化学工业出版社，2007：1.

[2]薛斌，张兴林.酚醛树脂的现代应用及发展趋势[J].热固性树脂，2007，22（4）：47-50.