[发明专利]一种酚醛树脂乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酚醛树脂乳液，其由10～70wt％的酚醛树脂纳米颗粒，25～85wt％的溶剂，和0.5～10wt％的乳化剂组成。本发明还提供了一种酚醛树脂乳液的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)在催化剂的作用下，聚合获得烷基酚改性酚醛树脂预聚体；(2)将酚醛树脂预聚体与溶剂、乳化剂混合进行乳化，得到酚醛树脂预聚体乳液；(3)向步骤(2)获得的酚醛树脂预聚体乳液中加入固化剂，进行固化反应，即可得到酚醛树脂乳液(热固性酚醛树脂纳米颗粒乳液)。本发明提供的方法简单方便，制备得到的酚醛树脂纳米颗粒具有小尺寸效应、量子效应、不饱和键效应、电子隧道效应等表面效应，因此，在应用于橡胶补强过程中，加强了其与橡胶分子间的作用力，有效提高补强效果。

技术领域

本发明属于高分子纳米材料领域，涉及一种酚醛树脂乳液及其制备方法和应用。

背景技术

橡胶材料在应用时一般需要加入增强型填料，如炭黑、白炭黑等，来提高橡胶的力学性能。填料的粒径及粒径分布、结构形态和表面化学性质是填料对橡胶性能的主要影响因素。一般情况下，填料的粒径越小，比表面积越大，表面效应越强，限制橡胶大分子运动的能力也越强，对橡胶的增强作用就越大。当前橡胶工业使用的增强剂大多为无机矿物填料，其密度大，一般为1.7g/cm³以上，使得增强剂填充的橡胶材料密度显著增加。对轮胎工业而言，轮胎轻量化可以使汽车耗能量降低，有利于环境保护和节约资源。橡胶用填充补强剂发展要求是高补强性、高分散性、低密度、低价格，发展有机高分子纳米材料并应用于橡胶补强是当前有效途径之一。

酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，已经有100年的历史，由于它原料易得、合成方便及树脂固化后性能能满足很多使用要求。近年来酚醛树脂在橡胶工业的应用越来越得到重视，例如作为轮胎胎圈胶补强剂。目前酚醛树脂用于橡胶补强多采用线性酚醛树脂与固化剂同时使用，酚醛树脂交联与橡胶形成互穿网络，从而达到补强效果。基于酚醛树脂、制备长链烷基酚改性酚醛树脂纳米材料，发展新型有机高分子填料对提高轮胎耐疲劳、磨耗等性能、以及轮胎轻量化具有重要意义。

申请号为201310404099.7的中国专利文献公开了一种水溶性长链烷基酚改性的酚醛树脂乳液，这种酚醛树脂乳液的制备方法为：在碱性催化剂和含硼化合物的作用下，将含羟基的芳香化合物、长链烷基酚、醛类化合物与水性增稠剂混合，通过聚合反应得到酚醛树脂乳液。这种酚醛树脂乳液以水为溶剂，难以像炭黑、白炭黑一样在橡胶加工过程中直接使用。

申请号为201010230480.2的中国专利文献公开了一种无水型酚醛树脂及其制备方法，这种酚醛树脂的制备方法为：a、将酚和醛按一定摩尔比加入反应釜，再加入酸性催化剂聚合反应得酚醛树脂；b、步骤a得到的酚醛树脂在常压下脱水；加入有机溶剂溶解；c、向步骤b中的酚醛树脂溶液加入固化剂，混匀，即获得无水型酚醛树脂溶液。制备得到的无水型酚醛树脂溶液中的酚醛树脂由于未交联固化为纳米粒子，因而不具有纳米材料表面效应(如小尺寸效应、量子效应、不饱和键效应、电子隧道效应等)；而纳米材料表面效应能加强与橡胶大分子间所产生的作用力，进而能增强酚醛树脂的补强效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种合成稳定性好，高固含量酚醛树脂纳米颗粒有机乳液。该方法具有操作简单，安全、高效、成本低等优点，尤其适合大规模工业化生产，具有广泛的工业应用前景。