酚醛树脂（Bakelite）是什么？介绍其种类、特征及其用途

 

首先，介绍一下酚醛树脂的概要和种类。

酚醛树脂的概要

Bakelite是一种被称为“酚醛树脂”的热固性树脂。在工业应用中，它是一种应用于纸张和布料的热固性板状材料。此外，它还用于粘合剂、涂料、电气绝缘材料等用途。其原材料是苯酚和甲醛。将这些原料与酸性或碱性催化剂以及必要的固化剂混合在一起并加热，就能生产出具有三维网络结构的酚醛树脂。酚醛树脂作为一种相对廉价的热固性树脂，具有优异的耐热性、强度和电绝缘性能，迄今为止已应用于各种领域。随着热塑性树脂的出现，其应用领域逐渐发生了变化，但它仍在以自己的方式不断发展，以满足新的市场需求。时至今日，人们仍在不断开发各种应用，以充分利用酚醛树脂的独特性能，预计其应用领域还将继续扩大。

酚醛树脂的发展历史

在此，简单介绍一下酚醛树脂的发展历史。酚醛树脂是1872年，由德国化学家拜耳（Adolf Von Baeyer）在酚醛系染料的研究中发现的；在1907年，由比利时裔美国化学家巴克兰（Leo Hendrik Baekeland）申请了制造方法的专利。1910年，Baekeland为了实现酚醛树脂的工业生产而成立了酚醛树脂公司，并以自己的名字为产品命名为“酚醛树脂（bakelite）”。这个名字一直沿用至今。

酚醛树脂的种类

目前，酚醛树脂一般不是以树脂本身，而是以在树脂中混合基材（纸或者布）后制得的层压板形式进行流通。生产方法是将树脂涂在每种基材上，然后通过热硬化的方法制造而成。以纸为基材的层压板称为“酚醛纸板（bakelite paper）”；以布为基材的层压板称为“酚醛布板（bakelite cloth）”。各种产品的特征如下。

• 酚醛纸

酚醛纸是酚醛树脂与纸交织而成的产品，比酚醛布更便宜（约为酚醛布的一半）、更轻。用于电绝缘用途时，建议使用酚醛纸。不过，需要注意的是，这种产品的基材是纸，因此吸水性很强。

• 酚醛布

这是以布为基材的酚醛树脂。与酚醛纸相比，它具有更优越的机械性能，因此常用于强度要求较高的场合。另一方面，与酚醛纸一样，这种基材也具有很强的吸水性，因此必须在含水量较低的环境中使用。

 

酚醛树脂具有以下优点和缺点。

酚醛树脂的优点

酚醛树脂具有许多优点，其中最常见的有以下几点。

• 高耐热性

酚醛树脂是一种热固性树脂，这意味着它具有很强的耐热性。 耐热温度高达150～180℃，即使在高温条件下也能够保持强度。

• 出色的电气绝缘性能

酚醛树脂具有很高的电气绝缘性能，因此被用作印刷电路板、断路器和配电盘涂料等绝缘材料。

• 机械强度较高

机械强度较高也是酚醛树脂的一大优点。特别是酚醛布与酚醛纸相比强度更高，所以酚醛布经常被用于需要抗冲击的应用中。但应注意的是，强度会受到基材（纸和布）中纤维方向的影响。

• 可对应注塑成型加工

将酚醛树脂作为树脂单体成型加工时，可采用与热塑性树脂相同的注塑方式进行加工。将酚醛树脂加热到不会发生硬化程度的温度（约50℃），然后注入模具，再加热到150～180℃，使其硬化。

酚醛树脂的缺点

使用酚醛树脂时，应注意以下缺点。

• 难以回收再利用

酚醛树脂是一种热固性树脂，一旦固化成型就无法再次成型，所以很难进行回收再利用。目前，住友酚醛塑料株式会社等公司正在推进酚醛树脂回收再利用方面的研究。

• 吸水性高

以层压板形式销售的酚醛树脂，其基材中含有纸或布。因此吸水性较高，不适合在有水的环境和湿度较高的环境下使用。

• 耐候性较低，易受碱性溶剂的影响

酚醛树脂对紫外线辐射敏感，在室外使用之时必须小心。此外，酚醛树脂还具有易溶于碱性物质的特征。

 

自1907年开始工业化生产以来，酚醛树脂也被大量用于餐具、厨房用品、按钮、钟表、服饰用品等我们身边的日常产品。然而，后来因发明了尼龙和氟树脂等多种热塑性树脂，从成型性和成本等角度考虑，酚醛树脂的一部分用途被热塑性树脂所取代。如今，将酚醛树脂本身当作原材料进行成型加工的情形逐渐减少。但酚醛树脂仍然充分发挥其独特的性能有着广泛应用。例如，酚醛树脂充分发挥其优良的电气绝缘性，应用于印刷电路板、配电盘、断路器等。印刷电路板不仅仅是个人电脑和平板电脑等IT设备的必备材料，而且还是现代电器产品中不可或缺的零部件。因此，可以毫不夸张地说，酚醛树脂可以应用于所有的用电领域。此外，它还可用作粘合剂、壳型件、涂料等。例如，铸造用砂模和3D打印机用材料的粘合剂等，也将酚醛树脂当作粘合剂使用。此外，酚醛树脂在碱性物质中的溶解性和对200～300nm纳米波长光线的吸收能力使其可用作光刻胶材料。还可作为一种高机能材料被广泛应用于其他领域，如金属替代零件、锂离子电池的负极材料、制药业的活性炭原料等。2010 年，从小行星 “丝川 ”带回样本的太空舱也使用了酚醛树脂作为隔热材料。

 

酚醛树脂是100多年前开发的世界上第一种合成树脂，也被称为“电木”。它是一种价格相对低廉的热固性树脂，具有出色的耐热性、强度和电绝缘性能，而且性能均衡。它一般不是以树脂本身，而是以在树脂中混合基材（纸或布）后制得的层压板形式进行流通。酚醛树脂的优点包括出色的耐热性和电气绝缘性、高强度以及可通过注塑成型加工等。而另一方面，酚醛树脂也有难以回收、吸水性强、易受紫外线辐射等缺点。目前，酚醛树脂被广泛应用于印刷电路板、配电盘、粘合剂、涂料、光刻胶材料、锂离子电池的负极材料等各种领域。其应用领域的开发今后也将继续取得新的进展。