一种建筑材料用酚醛树脂及其制备方法与流程

本发明属于酚醛树脂，具体是一种建筑材料用酚醛树脂及其制备方法。

背景技术：

1、酚醛树脂是一种高分子聚合物，具有良好的耐磨性和耐高温性能。因此，在建筑领域具有广泛的应用，常被用来制造耐火材料、地板涂料和防水涂料等，这些材料具有优异的耐久性和防火性能，可以有效地提高建筑的安全性和使用寿命。

2、但是酚醛树脂的耐候性比较差，长时间暴露在阳光、雨水和各种气候条件下可能会发生变色、粉化和老化现象。另外，酚醛树脂的脆性大，耐腐蚀性差，从而容易受到酸、碱和盐等化学物质的侵蚀，从而导致建筑材料的使用寿命缩短，另外存在一定的安全隐患，这在一定程度上限制的酚醛树脂的应用。因此，如何增加酚醛树脂的耐候性、耐腐蚀性，制备一种力学性能优良的建筑材料用酚醛树脂，对扩大酚醛树脂的使用范围具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的是提供一种建筑材料用酚醛树脂及其制备方法。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种建筑材料用酚醛树脂，以重量份计，由以下原料组成：苯酚1份，甲醛水溶液0.6~0.72份，酸性催化剂0.01~0.02份，端羟基硅氧烷2~10份，三苯基膦1.7~8.5份，偶氮二甲酸二异丙酯1.3~6.5份，四氢呋喃10~30份和碳纤维0.02~0.03份；

4、所述端羟基硅氧烷按照如下方法制备得到：

5、将1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四乙二醇单对甲苯磺酸酯和碱加入乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应8~20h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

6、所述甲醛水溶液的质量浓度为35~40%。

7、所述酸性催化剂为草酸或浓硫酸。

8、所述1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四乙二醇单对甲苯磺酸酯、碱和乙腈的质量比为1：3~5：1.1~1.5：10~15。

9、所述碱为碳酸钠或碳酸钾。

10、本发明还包括建筑材料用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

11、以重量份计，将苯酚1份，甲醛水溶液0.6~0.72份和酸性催化剂0.01~0.02份加入反应器中，搅拌加热回流反应2~3h， 继续升温至150~160℃，搅拌反应1~2h，抽真空至0.05~0.1 mpa，搅拌反应1~2h，向其中加入四氢呋喃10~30份，再加入端羟基硅氧烷2~10份，三苯基膦1.7~8.5份和偶氮二甲酸二异丙酯1.3~6.5份，在30~40℃下反应5~10h，反应结束后，加入碳纤维0.02~0.03份，搅拌混合0.5~1h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

12、本发明相比现有技术具有以下优点：

13、本发明的建筑材料用酚醛树脂，通过端羟基硅氧烷对酚醛树脂进行改性，制备得到交联的网状聚合物，有机硅具有较好的热稳定性、耐辐照和耐候能力，因此，可以显著提高材料的耐候性； 另外端羟基硅氧烷上含有大量的醚键，醚键是一种强的化学键，能够经受水解和酸的侵蚀，对酸、碱和溶剂具有良好的耐腐蚀性，同时可以提高材料的耐磨损和冲击性能，使制备的材料具有良好的柔韧性和力学性能。

14、本发明的建筑材料用酚醛树脂还加入了碳纤维，碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀的特性，同时不易燃烧，耐化学性好，在材料的制备过程中加入碳纤维，碳纤维可以和交联的网状聚合物上胺基形成氢键作用，从而增加了碳纤维和酚醛树脂的相容性，显著提高建筑材料用酚醛树脂的强度和耐腐蚀性能。

15、本发明的建筑材料用酚醛树脂，在保持原有酚醛树脂的优良性能下，耐腐蚀、耐候性、耐化学性好，同时兼具高强度和柔韧性，在建筑领域具有良好的应用前景。

16、实施方式

17、为了更好的理解本发明的技术方案，以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

18、实施例1端羟基硅氧烷的制备：

19、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.3kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.11kg碳酸钠加入1kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应8h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

20、建筑材料用酚醛树脂的制备：

21、将0.1kg苯酚，0.06kg 40%的甲醛水溶液和0.001kg草酸加入反应器中，搅拌加热回流反应2h， 继续升温至150℃，搅拌反应1h，抽真空至0.05mpa，搅拌反应1h，向其中加入1kg四氢呋喃，再加入0.2kg端羟基硅氧烷，0.17kg三苯基膦和0.13kg偶氮二甲酸二异丙酯，在30℃下反应5h，反应结束后，加入0.002kg碳纤维，搅拌混合0.5h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

22、实施例2端羟基硅氧烷的制备：

23、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.35kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.12kg碳酸钠加入1.1kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应10h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

24、建筑材料用酚醛树脂的制备：

25、将0.1kg苯酚，0.064kg 39%的甲醛水溶液和0.0012kg硫酸加入反应器中，搅拌加热回流反应2.2h， 继续升温至155℃，搅拌反应1.2h，抽真空至0.06mpa，搅拌反应1.2h，向其中加入1.5kg四氢呋喃，再加入0.4kg端羟基硅氧烷，0.35kg三苯基膦和0.25kg偶氮二甲酸二异丙酯，在32℃下反应6h，反应结束后，加入0.0022kg碳纤维，搅拌混合0.6h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

26、实施例3端羟基硅氧烷的制备：

27、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.42kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.13kg碳酸钾加入1.3kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应14h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

28、建筑材料用酚醛树脂的制备：

29、将0.1kg苯酚，0.068kg 36%的甲醛水溶液和0.0015kg硫酸加入反应器中，搅拌加热回流反应2.5h， 继续升温至155℃，搅拌反应1.5h，抽真空至0.08mpa，搅拌反应1.5h，向其中加入2kg四氢呋喃，再加入0.65kg端羟基硅氧烷，0.5kg三苯基膦和0.4kg偶氮二甲酸二异丙酯，在35℃下反应7.5h，反应结束后，加入0.0025kg碳纤维，搅拌混合0.8h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

30、实施例4端羟基硅氧烷的制备：

31、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.46kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.14kg碳酸钠加入1.4kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应16h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

32、建筑材料用酚醛树脂的制备：

33、将0.1kg苯酚，0.07kg 37%的甲醛水溶液和0.0018kg草酸加入反应器中，搅拌加热回流反应2.8h， 继续升温至158℃，搅拌反应1.8h，抽真空至0.09mpa，搅拌反应1.8h，向其中加入2.5kg四氢呋喃，再加入0.85kg端羟基硅氧烷，0.75kg三苯基膦和0.55kg偶氮二甲酸二异丙酯，在38℃下反应9h，反应结束后，加入0.0028kg碳纤维，搅拌混合0.9h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

34、实施例5端羟基硅氧烷的制备：

35、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.5kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.15kg碳酸钾加入1.5kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应20h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

36、建筑材料用酚醛树脂的制备：

37、将0.1kg苯酚，0.072kg 35%的甲醛水溶液和0.002kg草酸加入反应器中，搅拌加热回流反应3h， 继续升温至160℃，搅拌反应2h，抽真空至0.1mpa，搅拌反应2h，向其中加入3kg四氢呋喃，再加入1kg端羟基硅氧烷，0.85kg三苯基膦和0.65kg偶氮二甲酸二异丙酯，在40℃下反应10h，反应结束后，加入0.003kg碳纤维，搅拌混合1h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

38、实施例6端羟基硅氧烷的制备：

39、将0.1kg 1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、0.45kg四乙二醇单对甲苯磺酸酯和0.11kg碳酸钠加入1.5kg乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应20h，反应结束后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，得到端羟基硅氧烷。

40、建筑材料用酚醛树脂的制备：

41、将0.1kg苯酚，0.06kg 35%的甲醛水溶液和0.002kg硫酸加入反应器中，搅拌加热回流反应2.5h， 继续升温至155℃，搅拌反应1.5h，抽真空至0.08mpa，搅拌反应1.5h，向其中加入2.5kg四氢呋喃，再加入0.2kg端羟基硅氧烷，0.85kg三苯基膦和0.13kg偶氮二甲酸二异丙酯，在35℃下反应8h，反应结束后，加入0.0025kg碳纤维，搅拌混合0.8h，最后减压蒸馏去除溶剂，得到建筑材料用酚醛树脂。

42、测试例

43、将实施例1~6制备的建筑材料用酚醛树脂按照gb/t9341-2008中的方法进行弯曲强度测试，按照gb/t1843-2008中的方法进行冲击强度测试，按照gb/t1040.1-2018中的方法进行拉伸强度测试，按照gb/t 1865-2009中提供的方法进行人工气候老化测定。其检测结果如表1所示。

44、表1实施例1~6制备的建筑材料用酚醛树脂的性能评价结果

45、

46、由表1结果可以看出，本发明制备的建筑材料用酚醛树脂具有较好的柔韧性，同时耐候性、耐腐蚀性好，可以很好的应用于建筑领域。

47、上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。