[发明专利]酚醛成型材料

说明书

本发明涉及用于形成复合材料的成型材料，尤其涉及酚醛复合材料。更具体地说，本发明涉及不需要添加催化剂材料就可以使用的酚醛树脂材料，因此它不像已知的复合材料那样容易变色。

本发明涉及用于形成复合材料的成型材料，尤其涉及酚醛复合材料。更具体地说，本发明涉及不需要添加催化剂材料就可以使用的酚醛树脂材料，因此它不像已知的复合材料那样容易变色。

术语“酚醛树脂”描述了由酚和醛反应产生的多种树脂基产物。传统上，取决于所需的产品，酚醛树脂是通过使酚类在酸性或碱性条件下与甲醛反应形成的。当使用碱性催化剂形成酚醛树脂时，会形成热固性树脂或“甲阶酚醛树脂”。典型的碱性催化剂包括碱金属(例如钠、钾或锂)的氢氧化物。或者，可以使用酸性催化剂形成酚醛树脂，从而产生可以成型并随后固化的预聚物(酚醛清漆)。

酚醛树脂和包含酚醛树脂的复合产品通常用于各种应用，包括消费品、机械零件、医疗设备、包装、存储材料、隔热材料、瓷砖、层压板、胶合板、铸造模具和家具。

然而，已知使用上述方法生产的树脂在固化时会变黑，从而导致树脂具有从深红色到黑色的颜色。因此，仅深色颜料可与此类树脂组合使用，严重限制了这些材料在上述领域中的使用/商业化。

因此，已经进行了大量研究以开发一种在酚醛树脂形成过程中控制颜色变化程度的方法。

特别地，可以通过使用专用设备、纯净的原材料和精细的过程控制来缓解酚醛树脂中催化剂的变色问题。

然而，已知这种方法与传统方法相比显着增加了成本，并且不能完全缓解该问题。

控制酚醛树脂的颜色变化的另一种方法是特别加入专门选择的颜色稳定剂。

例如，US 3,005,798公开了一种通过将乙二醛掺入传统的酸或碱固化方法中来改善酚醛树脂的颜色的方法，从而产生黄色、稻草色、清澈、透明的材料。US’798教导了为了实现这种效果乙二醛必须以酚醛固体总重量的0.2至1wt％的量掺入。优选将乙二醛掺入酚醛树脂中，同时酚醛树脂仍为水溶性形式，以帮助化合物在整个树脂中分散。

US 3,663,503公开了一种在强有机催化剂的存在下，在酚醛树脂冷固化之前将颜色稳定剂掺入树脂中的方法。US’503教导了颜色稳定剂是一种硫酮化合物(thione)，其含量为树脂重量的约0.2％至约5％。合适的硫酮化合物可以选自脂族和芳族硫酮，例如硫代酮(thioketone)和硫代酯(thioester)。更具体地，硫酮化合物可以选自硫脲和含有C＝S的硫脲衍生物、二苯基硫脲、噻唑烷-2-硫酮、2-硫代巴比妥酸和硫代氨基脲。此外，用于固化酚醛树脂的合适的强有机催化剂包括一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、甲酸和草酸。

US 4,369,259教导了将次膦酸和膦酸的盐掺入酚醛树脂混合物中能更好地抵抗由光、空气和/或热引起的颜色变化。特别地，US’259教导了次膦酸和膦酸的无机盐用作稳定剂，并且其含量占最终泡沫的重量的至少0.1％，优选0.3-1.0％。可以使用的次膦酸的无机盐的实例包括式为MeH₂PO₂·xH₂O的碱金属盐。此外，膦酸的无机盐可选自碱金属MeH₂PO₃和Me₂HPO₃，其中Me是钠或钾，以及相应的钙盐。US’259教导了优选的固化剂选自芳族磺酸或盐酸。

在每种情况下，现有技术教导为了得到颜色变化有限或变化更少的酚醛树脂，必须同时存在颜色稳定剂和酸性催化剂。显然，由于需要两种反应物，因此将增加生产浅色树脂的成本。此外，如上述某些文献中所示，可能需要在反应过程中的特定时候(即，在酚醛树脂仍为水溶性的情况下)添加颜色稳定剂，以使形成的树脂整体颜色稳定。这使得反应过程更复杂，不可避免地影响时间效率，进而影响生产这种树脂的成本效率。

另外，许多可用于生产浅色酚醛树脂的方法需要存在强酸或强碱以催化反应过程。众所周知，使用这种化学药品会腐蚀设备，因此需要更频繁地更换设备。