[发明专利]窄分布、宽加工窗口特种酚醛树脂的扩量制备方法、生产装置和稳定性的评价方法

说明书

本发明公开了一种窄分布、宽加工窗口特种酚醛树脂的扩量制备方法、生产装置和稳定性的评价方法，属于高端酚醛树脂制造领域。本发明的扩量制备方法明确了树脂制备过程中的关键性工艺参数特征，从加成缩合反应阶段、中和反应阶段和脱水反应阶段的三个关键环节强化了合成反应整体的过程和终点控制，保障了树脂制备过程的平顺性、稳定性和重现性。本发明提供的树脂质量稳定性的评价方法，通过测试树脂的本征结构结合树脂的理化指标，用于评估树脂的质量和性能的稳定性。本发明提供的生产装置，为树脂制备全程的物料均匀性、热历程的稳定性和流程控制的实时性提供了保障，确保了制备的酚醛树脂质量和性能的稳定性。

技术领域

本发明属于酚醛树脂的制备领域，涉及一种高端酚醛树脂的制备及稳定性的评估方法，具体涉及一种窄分布、宽加工窗口特种酚醛树脂的扩量制备方法、生产装置和稳定性的评价方法。

背景技术

酚醛树脂是人类认识最早的合成高分子材料之一，它是由苯酚和甲醛之间的缩聚反应制备的。苯酚和甲醛间的反应活性较高，在酸或碱的催化下，通过加热能较快地进行反应，因此酚醛树脂比较容易合成。但是，反应活性高，活性位点多，反应途径多样化，导致酚醛树脂成为由不同聚合度、不同异构体、不同官能团含量组份组成的混合物。例如，对于热固性酚醛树脂而言，该树脂分子结构中既存在亚甲基桥结构，也存在高含量的羟甲基基团，其中亚甲基可以连接在酚环的邻位或对位，每个酚环上连接的羟甲基官能团位置和数量不同，而且还可能含少量的亚甲基醚结构，因此树脂的结构、组成和反应路线非常复杂。

基于上述酚醛树脂组成、结构和反应的复杂性，采取何种技术方案，使酚醛树脂的合成反应能够按照既定的、统一路径进行，获得具有特征组成的、分子量和分子量分布稳定的酚醛树脂，一直是该树脂制备领域有待解决的技术难题。进一步地，将上述的合成反应，从实验室阶段拓展到工程化制备阶段，将实验室技术向工业应用阶段转化，解决树脂放量制备阶段因投料成倍增长引起的剧烈放热问题、工艺参数波动以及树脂加工工艺窗口过窄等瓶颈技术问题，实现窄分布、高固含量、宽加工窗口的特种酚醛树脂的工程化扩量稳定制备，也是酚醛树脂制备领域亟待突破的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术的上述缺陷，提出一种窄分布、宽加工窗口特种酚醛树脂的扩量制备方法、生产装置和稳定性的评价方法。

本发明提供一种酚醛树脂的制备方法，包括：加成缩合反应阶段、中和反应阶段和脱水反应阶段；其中，

所述加成缩合反应阶段控制原料处于相同的温度起点，并控制甲醛的滴加过程以平衡甲醛滴加入体系引起的冷却效应与加成缩合反应的放热效应，待甲醛滴加完成后，程序升温并保温反应，结合得到的反应物料的折光指数，确定加成缩合反应的终点；

所述中和反应阶段包括向降温后的所述反应物料中加入酸中和、多次过滤，得到澄清的酚醛树脂溶液；其中，所述酸在搅拌条件下分多批次加入；

所述脱水反应阶段包括将上述酚醛树脂溶液加热、抽真空、脱水，严格控制系统的真空度、脱水温度和脱水时间，采用在线粘度计和凝胶时间两种测试方法相结合，来控制脱水反应的终点，得到无溶剂酚醛树脂；向所述无溶剂酚醛树脂中加入乙醇，调整酚醛树脂的固体含量和粘度，得到酚醛树脂成品。

根据本发明的实施方案，在所述加成缩合反应阶段，所述原料的温度起点为65±1℃。

根据本发明的实施方案，所述原料包括苯酚和催化剂。

优选地，所述控制原料处于相同的温度起点的操作包括：向预热的苯酚中加入催化剂，保温至所需温度起点。例如，所述预热的苯酚的温度为55±1℃。例如，所述保温的时间为20-40分钟，优选30分钟。

根据本发明的实施方案，所述甲醛在滴加前需预热至30±1℃。

根据本发明的实施方案，所述催化剂可以选自本领域常用的碱性催化剂，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡和氨水中的任意一种，优选为氢氧化钡。