腰果油改性酚醛樹脂的方法及應用

何江成

摘 要：本文主要介紹了腰果油的主要組成成分和它的具體結構，進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種方法分別是：苯酚混合法，雙酚法組合法，苯酚預備法（預聚法），苯酚共混法（共混法）。除此之外，本篇文章還介紹了在對腰果油進行改性后，改性腰果油在人們生活中的應用。

關鍵詞：腰果油；改性酚醛樹脂，方法；應用

酚醛樹脂是通過苯酚（主要是苯酚）和醛（主要是甲醛）共同混合，然后進一步形成合成樹脂[1]。根據反應體系催化劑的關系，苯酚和醛可分為兩類：熱塑性酚醛樹脂（Novolax）和硬質塑料酚醛樹脂（Legor）[2]。熱塑性酚醛樹脂是通過將酚類和醛類進行混合，然后通過酸性催化劑加以催化合成的產物。熱塑性酚醛中，酚類和醛類的比例大于一，即酚類比醛類多，這種熱塑性酚醛中沒有活性甲基，所以，不需要添加任何的加固劑。硬質塑料酚醛則是在酚類醛類的比例小于一，且催化劑為堿性條件下進行混合生成的，這種樹脂中自含加固劑，所以，可以自行固化。

1.腰果油

1.1概述

腰果油（CNSL）是一種非常豐富的生物資源，可采用干壓或腰果精華提取來獲得。天然腰果油主要由四種成分組成：約91%腰果和約9%的其他兩種少量的山楂油。將天然腰果油加熱并進一步脫羧，使腰果堆切換成白熾化形式，就可以形成商業用途的腰果油。因此，商品腰果油不含腰果酸，它的主要成分是枸杞和腰果。酚醛樹脂因其高機械強度，優異的耐熱性，耐火性，低毒性和低煙霧性而被廣泛用于航空航天業，汽車業，電子和工程行業。除此之外，它還可以與其他聚合物混合，以更好地實現它自身的高性能。[3]。由于目前人們對海外生態環境和資源危機更加重視，所以不僅是國內還是國外，都加上了對酚醛樹脂合成技術的發展，所以，在近幾年，合成改性樹脂和腰果油進一步滾得了可再生能力，進一步改善了國內外的自然生態環境。

從上述腰果油的結式表明，腰果油是一種具有苯環的烷基酚，該苯環不僅具有酚羥基，而且在多個碳環核中存在苯酚，除此之外，它具有15個碳原子，且每個碳原子上都含有不飽烴。需要注意的是，具有上述結構特征的腰果油也具有酚類化合物的性質，即腰果油也具有脂族化合物的柔韌性和聚合不飽性。由此可見，腰果油可以用作酚醛樹脂和橡膠的改性劑，人們生活中的增塑劑，油漆，粘合劑等。

1.2主要成分腰果酚的紅外光譜

腰果油的紅外光譜分析為：在酚羥基張力下3330.61cm-1處振動；圖1，芳烴環在3009.08cm-1處的張力振動；亞甲基在1，2924.28cm-1處張力振動；苯酚在 12853.11處張力振動，除此之外，腰果油的亞乙基在1858.76 cm處的第一條主鏈上含有芳香環碳 - 碳雙鍵結構，這使得腰果油具有烷基苯的基本特征。

2.腰果油改性酚醛樹脂的主要方法

2.1混酚法

混合酚醛方法意味著需要在特定比例的情況下，將苯酚和腰果油注入反應器中，在聚合催化劑的影響下直接形成反應，進一步將腰果油改性成腰果酚樹脂。需要注意的是，反應的產物取決于催化劑和組合物使用，使用的催化劑和組合物體不同，也可以獲得不同的產物。

2.2雙酚法

雙酚法是指按照一定的比例將苯酚和腰果油在反應器中進行混合，并在酸催化劑的影響下，腰果和酚烴油會不斷形成反應，需要注意的是，反應溫度應該控制在164℃左右，然后將反應器放在100℃的環境中靜放1至2小時，然后再進行冷卻，在冷卻后加入甲醛，最后通過常壓脫水和真空脫水的方法產生熱塑性樹脂。

2.3預聚法

在預聚法的操作步驟中，首先需要通過催化劑的作用將腰果油合成苯酚 - 甲醛樹脂的預聚物，然后通過常規反應合成苯酚和甲醛，以后在合成物中加入預聚物進行反應，最終形成酚醛樹脂。

2.4共混法

混合法的主要目的是生產酚醛樹脂，這需要首先將腰果油引入反應器中，然后在加入催化劑的情況下進行加熱，直至達到特定溫度然后進行縮聚。在反應器中，苯酚 - 甲醛縮聚反應是酚苯樹脂產生的早期階段現象，在加入其他幾種聚合物后，就可以得到混合的改性酚醛樹脂。

3.腰果油改性酚醛樹脂的主要應用

3.1腰果油改性酚醛樹脂在輪胎中的應用

改性腰果酚醛樹脂主要用作輪胎和橡膠制品的加固劑，也被人們稱為熱塑性酚醛樹脂。對腰果油進行改性的主要目的在于改善腰果油與橡膠的相容性，使用在早期就具有優異的增塑和軟化效果，并進一步降低橡膠共混物的粘度。除此之外，為了獲得更佳的增強效果，我們需要添加9%至11%的亞甲基供體，這樣可以使得最終的橡膠混合物在橡膠和苯酚硫發生硫化的過程中增強樹脂的粘合度。除此之外，還可以改善樹脂的熱縫固化性能，進一步降低橡膠混合物的復雜性等。

3.2腰果油改性酚醛樹脂在摩擦材料中的應用

改造后的腰果酚醛樹脂主要用于生產汽車的剎車片。它是將常規粉末狀的催化劑（包括熱塑性樹脂和硬化劑）通過混合腰果油來達到提高韌性和耐熱性的目的。樹脂可以用作摩擦材料，這就說明樹脂具有優異的摩擦特性，在摩擦過程中，在腰果油表面上形成的碳化膜具有柔軟且堅固并且不易破碎的特性，所以，在進行剎車片制造時，需要保證腰果油材料表面可以處于的加熱狀態，以確保摩擦材料具有均勻和穩定的摩擦行為[6]使用丁腈橡膠（NBR）和腰果油作為改性劑來改性酚醛樹脂，可以增強它們的耐磨性，韌性，硬度，摩擦性和耐熱性。但是，這些特性在高溫下極易被破壞。很明顯，相關人員需要在處理過程中盡量將熱膨脹和熱分解的程度最小化。

3.3腰果油改性酚醛樹脂在模塑料中的應用

酚醛模塑材料通常是將酚醛樹脂作為人們生活中的粘合劑，固化劑，填料，脫模劑等。它是腰果油和苯酚材料通過研磨形成的粉末狀，然后進一步制成的產品。這種改性的目的主要是為了改善酚醛樹脂的耐熱性和韌性。需要注意的是，腰果油中的酚羥基和碳鏈C15的高碳數對成型材料的性質有重要影響。所以，在諸如對其進行縮聚等的實驗研究中，需要將軟化點控制在83至91℃的范圍內，也必須保證膠凝時間能夠在41至61秒范圍內，并且在使用具有酚醛樹脂的碳二醇時，需要將粘度控制在16.1至18.1mPa？s以內。如果嚴格控制了這些標準，那么就可以將材料的強度和抗沖擊性提高約11%，也可以將材料的耐熱溫度提高約6至9℃，除此之外，還可以顯著降低混合材料的成本。

3.4腰果油改性酚醛樹脂在酚醛泡沫中的應用

酚醛泡沫是通過將酚醛樹脂進行發泡而獲得的泡沫，這被人們認為是第三代新興的絕緣體，且它也是現在各個領悟運用最廣泛的絕緣形式，被稱為“絕緣之王”。與聚苯乙烯泡沫，聚氯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫和其他行業最佳保溫材料相比，它具有優異的耐火性。然而，它也存在諸如大規模易碎，不易于去除爐渣和頂壁修復復雜的一系列缺點。所以，將腰果油進行改性的最終目的就是改善泡沫樹脂的上述缺點，只有這樣，才能保證酚醛泡沫可以明顯改善自身存在的缺點。

3.5腰果油改性酚醛樹脂在層壓板中的應用

改性酚醛腰果樹脂在保溫領域的價值，不僅可以對生產工藝進行優化，還可以改善樹脂材料的耐水性，導電性和抗沖擊性。所以，利用這種環氧改性的酚醛樹脂，可以進一步改進樹脂的整體性能。

3.6腰果油改性酚醛樹脂在酚醛纖維中的應用

酚醛纖維是將酚醛樹脂通過熔化，輻射和固化而形成的。它具有高耐火性，高隔熱性，高絕緣性和良好的耐化學性。它可用于導彈絕緣和航空隔音。但是，利用這種材料可能會對人體造成傷害，所以，在實際的運用中，它還是存在很多的限制，與純酚醛纖維相比，腰果油的引入顯著提高了改性酚醛纖維的斷裂伸長率和抗沖擊性，不僅如此，還進一步提高了樹脂的熱穩定性和進一步降低了樹脂中的碳含量。

4結語

隨著石化原料價格的上漲，合適人們生活用途的能源研發就必須引起人們的重視，所以，將酚醛樹脂等化學工業運用在能源研發中，可以促進我國可再生能源的發展。且目前來說，用于酚醛樹脂工業的腰果和黃油的開發為可再生能源的研發提供了巨大的潛力。在未來，將高性能酚醛樹脂用于新能源開發，是未來新能源發展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]唐路林，李乃寧，吳培熙.高新能酚醛樹脂及其應用技術[M].北京：化學工業出版社，2007：1.

[2]薛斌，張興林.酚醛樹脂的現代應用及發展趨勢[J].熱固性樹脂，2007，22（4）：47-50.