热塑性酚醛树脂绿色生产新工艺的研究

论文摘要

热塑性酚醛树脂在生产时由于苯酚过量会产生大量高浓度含酚废水（苯酚含量高达16000～440000ppm）污染环境，目前虽然有一些含酚废水处理方法，如：生物氧化法、酚醛缩聚法、汽提法等，这些方法也在不同程度上取得了一定的效果，但却造成了原料利用率低（过量苯酚流失）以及生产成本增加（回收处理消耗能源、人力、物力、延长工时）等问题，仍不是根本性的解决方法。 论文采用新型选择型催化剂和新型工艺合成出了热塑性酚醛树脂（简称SPN），使合成时苯酚与甲醛的摩尔配比达到1：1，从源头上解决了热塑性酚醛树脂合成阶段由于苯酚过量而带来的高浓度含酚废水的污染问题，使排放废水的游离酚含量降至500ppm以下。 论文通过正交试验（1）找出了合成SPN时各因素（催化剂浓度、甲醛苯酚摩尔比、反应时间、反应温度）对各指标（树脂收率、软化点、废水中游离苯酚含量）影响的显著程度，即，各因素对收率和软化点的影响显著程度由强到弱依次为：反应时间＞催化剂浓度＞反应温度＞甲醛苯酚摩尔配比；各因素对废水中游离苯酚含量的影响显著程度由强到弱依次为：催化剂浓度＞甲醛苯酚摩尔配比＞反应温度＞反应时间；（2）优化出了最佳合成工艺为：催化剂浓度为15％、甲醛苯酚摩尔配比为1.05：1、反应时间为12h、反应温度为85℃。 论文通过对比试验得出了各因素对废水中游离酚含量的影响规律如下：废水中游离酚含量随着溶剂浓度的增加（或催化剂浓度的增加，或甲醛苯酚摩尔配比的增加，或反应时间的延长，或反应温度的降低）而减少；（2）三种除去催化剂的方法（用溶剂萃取树脂、用蒸馏水洗涤树脂和向树脂中加碱中和催化剂）相比，用溶剂萃取树脂的方法不仅对降低废水中游离酚含量最为有效，并且能够提高生产效率。 论文采用13C NMR方法对SPN与常规方法生产的热塑性酚醛树脂（简称CPN）的微观化学结构进行了分析比较，分析表明：CPN和SPN中o-o结构、o-p结构、p-p结构的含量分别为15.87％、56.01％、22.68％和19.42％、46.21％、22.32％，即，SPN的o-o结构含量比CPN高，而o-p结构含量比CPN少，p-p结构含量相同；并且SPN中含有5.71％的羟甲基苯酚和含醚键的羟甲基苯酚的二聚体等活性较高的小分子结构。 对比研究了DYD-127／SPN／DMP-30（0.3phr）体系和DYD-127／CPN／DMP-30

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 资料综述
• 2.1 酚醛树脂简介
• 2.1.1 酚醛树脂发展简史
• 2.1.2 酚醛树脂的应用
• 2.1.2.1 酚醛泡沫塑料
• 2.1.2.2 酚醛胶粘剂
• 2.1.2.3 酚醛蜂窝结构材料
• 2.1.2.4 酚醛油墨
• 2.1.2.5 酚醛树脂涂料
• 2.1.2.6 酚醛铸造树脂
• 2.2 热塑性酚醛树脂现有的生产工艺
• 2.3 热塑性酚醛树脂生产中存在的问题及解决方法
• 2.3.1 生物氧化法
• 2.3.2 化学氧化法
• 2.3.3 酚醛缩聚法
• 2.3.4 有机溶剂萃取法
• 2.3.5 汽提法
• 2.3.6 活性炭吸附法和离子交换吸附法
• 2.3.7 液膜法
• 2.3.8 小结
• 2.4 酚醛树脂未来发展趋势
• 2.4.1 绿色化
• 2.4.2 高性能化
• 2.5 产品质量指标检测及标准
• 2.5.1 软化点（环球法）
• 2.5.2 树脂聚合速度
• 2.5.3 树脂的挥发份含量
• 2.5.4 树脂中游离苯酚含量的测定
• 2.5.5 废水中游离苯酚含量的测定
• 第三章 实验
• 3.1 实验总体设计
• 3.2 实验用主要原材料及仪器
• 3.3 热塑性酚醛树脂的合成、结构表征与性能测试
• 3.3.1 热塑性酚醛树脂的合成
• 3.3.2 热塑性酚醛树脂的结构表征与性能测试
• 3.3.2.1 核磁共振分析酚醛树脂结构
• 3.3.2.2 软化点测定
• 3.3.2.3 挥发份测定
• 3.3.2.4 废水中游离酚含量测定
• 3.4 热塑性酚醛型环氧树脂的合成、结构表征和性能测试
• 3.4.1 热塑性酚醛型环氧树脂的合成
• 3.4.2 热塑性酚醛型环氧树脂的结构表征和性能测试
• 3.4.2.1 红外光谱分析
• 3.4.2.2 环氧值测定
• 3.5 未固化树脂体系分析
• 3.5.1 DSC测试
• 3.5.2 凝胶化时间的测定
• 3.5.3 红外光谱分析
• 3.6 浇铸体的制备及性能测试
• 3.6.1 浇铸体制备
• 3.6.2 浇铸体性能测试
• 3.6.2.1 浇铸体玻璃化转变温度的测定
• 3.6.2.2 浇铸体力学性能及固化度测试
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 正交试验
• 4.1.1 正交试验因素和水平的确定及实验结果
• 4.1.2 试验数据的处理及分析
• 4.1.2.1 各因素对收率的影响趋势
• 4.1.2.2 各因素对软化点的影响趋势
• 4.1.2.3 各因素对废水中游离苯酚含量的影响趋势
• 4.1.2.4 小结
• 4.2 对比试验
• 4.2.1 不同溶剂萃取树脂对废水中游离苯酚含量的影响
• 4.2.2 溶剂量的影响
• 4.2.3 催化剂浓度的影响
• 4.2.4 物料配比的影响
• 4.2.5 反应时间的影响
• 4.2.5 反应温度的影响
• 4.2.6 除去催化剂的不同方法对废水中游离苯酚含量的影响
• 4.2.7 小结
• 4.3 PN的微观化学结构分析
• 4.3.1 核磁共振用于定量分析
• 4.3.2 样品配方
• 4.3.3 结果分析
• 4.3.4 小结
• 4.4 PN固化环氧树脂DYD-127的研究
• 4.4.1 固化特性的研究
• 4.4.1.1 凝胶特性的研究
• 4.4.1.2 DSC方法对固化特性的研究
• 4.4.2 固化工艺的确定
• 4.4.2.1 固化温度
• 4.4.2.2 固化时间
• 4.4.2.3 固化工艺的确定
• 4.4.3 两体系浇铸体性能对比
• 4.4.4 小结
• 4.5 热塑性酚醛型环氧树脂的研究
• 4.5.1 合成的环氧树脂表征及性能指标
• 4.5.1.1 环氧树脂红外表征
• 4.5.1.2 合成的环氧树脂性能指标
• 4.5.2 热塑性酚醛型环氧树脂凝胶特性的研究
• 4.5.3 固化工艺的确定
• 4.5.3.1 固化温度
• 4.4.3.2 固化时间
• 4.5.3.3 固化工艺的确定
• 4.5.4 两体系浇铸体力学性能和耐热性比较
• 4.5.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况
• 致谢
• 附录1 论文中所用缩写符合
• 附录2 《酚醛环氧新工艺》试生产报告
• 附录3 《酚醛环氧新工艺》验收报告