[發明專利]一種納米尺寸結構的酚醛樹脂及其制備和應用

有效

• 申請號: 201911327986.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN113004476B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 邢超;魯代仁;劉強強;董棟;張寧
• 申請（專利權）人: 彤程化學（中國）有限公司;彤程新材料集團股份有限公司
• 主分類號: C08G8/28
• 分類號: C08G8/28;C08G8/32;C08G8/34;C08L61/14
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 陳艷娟

本發明提供了一種納米尺寸級酚醛樹脂結構及其制備方法和應用，將苯酚、改性劑加入反應釜中，在酸性催化劑的條件下，加入甲醛進行縮合反應，升溫脫水得到改性后的酚醛樹脂基體，再向其加入固化劑，進行固化交聯反應，得到所述的納米尺寸級的酚醛樹脂。所述樹脂優異的性能，且具有微觀尺寸效應、不飽和鍵效應，能夠均勻的分散于橡膠分子中，加強橡膠間的作用力，優化了橡膠的模量、硬度、抗撕裂能力、定伸效果和切割性能。

技術領域

本發明屬于酚醛樹脂制備領域，涉及一種納米尺寸結構的酚醛樹脂及其制備和應用。

背景介紹

橡膠材料在應用時一般需要加入增強型填料，如炭黑、白炭黑等，來提高橡膠?的力學性能。填料的粒徑及粒徑分布、結構形態和表面化學性質是填料對橡膠性能?的主要影響因素。一般情況下，填料的粒徑越小，比表面積越大，表面效應越強，?限制橡膠大分子運動的能力也越強，對橡膠的增強作用就越大。當前橡膠工業使用?的增強劑大多為無機礦物填料，其密度大，一般為1.7g/cm³以上，使得增強劑填充?的橡膠材料密度顯著增加。對輪胎工業而言，輪胎輕量化可以使汽車耗能量降低，?有利于環境保護和節約資源。橡膠用填充補強劑發展要求是高補強性、高分散性、?低密度、低價格，發展有機高分子納米材料并應用于橡膠補強是當前有效途徑之一。

酚醛樹脂是最早工業化的合成樹脂，已經有100年的歷史，由于它原料易得、?合成方便及樹脂固化后的性能可以滿足很多使用要求。近年來酚醛樹脂在橡膠工業?的應用越來越得到重視，例如作為輪胎胎圈膠補強劑。目前酚醛樹脂用于橡膠補強?多采用線性酚醛樹脂與固化劑同時使用，酚醛樹脂交聯與橡膠形成互穿網絡，從而?達到補強效果。基于酚醛樹脂、制備長鏈烷基酚改性酚醛樹脂納米材料，發展新型?有機高分子填料對提高輪胎耐疲勞、磨耗等性能、以及輪胎輕量化具有重要意義。

申請號為201010230480.2的中國專利申請公開了一種無水型酚醛樹脂及其制備方法，這種酚醛樹脂的制備方法為：a、將酚和醛按一定摩爾比加入反應釜，再加入?酸性催化劑聚合反應得酚醛樹脂；b、步驟a得到的酚醛樹脂在常壓下脫水，加入有?機溶劑溶解；c、向步驟b中的酚醛樹脂溶液加入固化劑，混勻，即獲得無水型酚醛?樹脂溶液。制備得到的無水型酚醛樹脂溶液中的酚醛樹脂由于未交聯固化為納米粒?子，因而不具有納米材料表面效應(如小尺寸效應、量子效應、不飽和鍵效應、電?子隧道效應等)；而納米材料表面效應能加強與橡膠大分子間所產生的作用力，進?而能增強酚醛樹脂的補強效果。

申請號為CN109721745的中國專利申請公開了一種酚醛樹脂乳液的制備及其應用方法，制備方法為：a、在催化劑的作用下，聚合獲得烷基酚改性酚醛樹脂預聚體；?b、將酚醛樹脂預聚體與溶劑、乳化劑混合進行乳化，得到酚醛樹脂預聚體乳液；c、?向b中獲得的酚醛樹脂預聚體乳液中加入固化劑，進行固化交聯反應，即可得到酚?醛樹脂乳液(熱固性酚醛樹脂納米顆粒乳液)。該方法所獲得的酚醛樹脂乳液中含?有一定量的乳化劑，對橡膠膠料有一定的侵蝕作用，會影響其加工性能，且其制備?工藝較為復雜，不易于工業化。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種納米尺寸級酚醛樹脂及其制備方法。所述納米尺寸級酚醛樹脂的粒徑為5～1000nm，尺寸較為均一，具有優異的性能，具?有微觀尺寸效應，能夠均勻的分散于橡膠分子中，且樹脂具有不飽和鍵效應，易于?與橡膠分子連接，從而加強橡膠間的作用力，提高橡膠的模量、硬度、抗撕裂能力?和切割性能；同時，在所述納米尺寸級酚醛樹脂中引入改性劑，使得樹脂膠料的焦?燒時間也顯著提高。所述納米尺寸級酚醛樹脂的制備方法生產工藝簡單，原料成本?低，易于工業化，無溶劑、乳化劑的添加，避免具有侵蝕作用的原料加入，保證橡?膠的加工效果。

本發明提出的納米尺寸級酚醛樹脂，其具有式(1)、式(2)的一種或兩種。

其中，式(1)中，