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酚醛树脂固化反应的三个阶段

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1、酚醛树脂固化反应的三个阶段(1)固化反应过程的三个阶段20世纪初，酚醛树脂创始人，美国科学家巴克兰，把碱性催化剂制得的热固性酚醛树脂，根据其缩聚程度不同的反应过程，划分为巴克兰A、B、C三个阶段。以这三个阶段的树脂特点，分别称作可熔性酚醛树脂、半熔性酚醛树脂、不溶性酚醛树脂。这一科学论断及称谓，一直沿用至今。现在，通常把酚基由亚甲基连接，不带羟甲基这样的反应官能基的热塑性树脂称为线型酚醛树脂。把含有羟甲基或二亚甲基醚键结构且具有自固化性的树脂，称作为甲阶酚醛树脂。由于缩聚反应推进程度的不同，所以各阶树脂的性能也不同，按照巴克兰的理论，将热固性酚醛树脂分为不溶不熔状态演变的三个阶段。这种整个固化过程的三个阶段为:甲阶树脂、乙阶树脂和丙阶树脂。甲阶树脂酚和醛经缩聚、干燥脱水后得到的树脂，可呈液体、半固体或固状体。受热时可以熔化，但随着加热的进行由于树脂分子中含有轻羟基和活泼的氢原子，可以较快地转变为不熔状。甲阶树脂能溶解于酒精，丙酮及碱的水溶液中，它具有热塑性。又称为可熔性树脂。乙阶树脂甲阶树脂继续加热，分子上的一CH2OH在分子间不断相互反应而交联。它的分子结构比可熔酚醛树脂要复杂得多，

2、分子链产生支链，酚已经在开始充分发挥其潜在的三官能作用。它不溶解在碱溶液中，可以部分地或全部地溶解在酒精、丙酮中，加热后能转变为不溶不熔的产物。热塑性较可熔性树脂差。又称为半熔性树脂。丙阶树脂乙阶树脂进一步受热，交联反应继续深入，分子量增加得很大，具有复杂的网状结构，并完全硬化，去其热塑性及可熔性，为不溶不熔的固体物质。又称为不熔性树脂。丙阶树脂的网状(体型)结构可以如图6-2-1所示。由甲阶树脂结构向乙阶、丙阶树脂结构的固化过程变化，如图6-2-2所示。(2)对生产实际的指导热固性酚醛树脂的固化反应过程及其机理是一个十分复杂的问题。至今一些理论问题，在高分子树脂合成的学术界仍是争论不休，无法取得统一的认识。作为覆铜板制造业的工作者，也没必要更深地追究其更复杂的反应机理。但我们应该很好地拿握、认识领会它的固化过程中在性能、分子结构的上述三阶段变化，用此去指导覆铜板生产实际，提高对产品加工中质量控制的能力和水平。纸基覆铜板生产实际中热固性酚醛树脂(包括桐油改性酚醛树脂)的制备，是需将树脂反应控制在甲阶树脂阶段。树脂制备的后期，当它反应到甲阶树脂的要求状态，就迅速冷却，并加入溶剂，对它加以

3、溶解、稀释，使其反应停止或减少到反应非常缓慢的状况。用这种树脂溶液，有的可以直接浸渍纤维纸，完成半固化的上胶纸的加工。有的可以从釜中放出，暂短贮存，以备用于配制最后的浸渍用树脂。此树脂制备中，控制它的甲阶树脂的缩聚程度是十分重要的。程度控制的深，反映出的是树脂胶化时间小，粘度大。它有利于上胶纸的生产效率的提高。但不利于树脂对增强纤维纸的浸透性提高，也不利于上胶加工的工艺性提高。甲阶酚醛树脂反应程度，在大生产实际中常用树脂胶化时间、粘度指标来作为直接判断、控制的手段。也常用树脂的固体量、挥发物含量等指标作为间接的判断、控制的手段。另外，通过测定树脂的折光指数、游离酚含量、游离醛含量、对某种溶剂的溶解程度、树脂分子量等，也可以达到研究、控制树脂反应程度的目的。覆铜板上胶纸的加工，是在上胶机中用甲阶树脂浸渍增强材料(浸渍纤维纸)，然后进入干燥箱加热干燥，烘走溶剂，并使浸渍树脂，从线状结构通过加工逐步过渡到部分的支链状结构，甚至很少部分达到网状结构。即部分过渡到乙阶树脂、很小部分过渡到丙阶树脂阶段。上胶加工中除了得到工艺要求的上胶纸的均匀一致含胶量外，还有一个重要任务，就是烘干溶剂时或之后，将

4、树脂的缩聚程度加深。这种加深程度的控制，是以压制加工工艺性和达到覆铜板一些性能为基准的。在常见的上胶纸检测指标中，流动度指标是个综合性质量项目指标，它受着含胶量、树脂胶化时间、可溶性树脂含量三个因素影响。若前两个因素在恒定条件下，流动度的大小就直接反映了上胶纸中树脂在上胶加热加工后向乙、丙阶段过渡的程度。在覆铜板上胶、压制两个生产加工阶段，经历了树脂向增强材料渗透的四个过程:其一是浸胶时的树脂渗透;其二是浸胶后进人到干燥箱之前的树脂渗透;其三是刚进人干燥箱受热到溶剂基本蒸发干净这一加工时间段的树脂渗透;其四是半成品上胶纸经叠合配板后，放人压机中，初期加压加热时间段的树脂渗透。这四个树脂渗透过程都与树脂大部分处于甲阶树脂阶段或乙阶树脂阶段的程度控制有密切的关联。它是保证上胶纸质量，压制成型纸基覆铜板质量的关键技术。甲阶酚醛树脂是什么?甲阶酚醛树脂的定义:resol;A-stagephenolicresin即一步法生产酚醛树脂时，苯酚与甲醛反应初期的产物。此阶段树脂可溶、可熔，也可进一步反应达到乙阶段和丙阶段。相对于二步法酚醛树脂而言的。苯酚与甲醛在碱性催化剂存在下反应，制得的树脂。该树脂分子中含有大量的羟甲基，不加固化剂，仅在加热下即可缩聚成不溶不熔物。按照缩聚反应进行的程度，反应初期的产物称为甲阶酚醛树脂，部分固化状态的产物称为乙阶酚醛树脂，最终阶段的不溶不熔产物称为丙阶酚醛树脂。大部分的甲阶酚醛树脂，加入酸性固化剂后，也可进行缩聚反应。本树脂用作清漆或层压制品。

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