第1章 绪论

1.1 酚醛树脂

早在1872年德国化学家拜尔发现酚类和醛类在酸的催化作用下会产生结晶产物及无定形棕红色树脂产物。随后一批科学家（Hirano、Asami,2013）发现通过盐酸催化合成了酚醛树脂状物质，但认为此种树脂物质不可能固化结晶，难以产生实际应用价值。直到20世纪开始，由于电力的快速发展和广泛应用，电力工程急需一种高性能绝缘材料取代之前来源有限的天然绝缘材料虫胶（Shellac），酚醛树脂因此得以进一步深入研究。20世纪初，美国科学家巴克兰（Pilato,2013）申请了“加压-加热”酚醛树脂固化专利，并成立了巴克兰公司，随后申请了400多个酚醛树脂应用相关专利，基本上解决了酚醛树脂在工业上应用的技术问题。

20世纪中期，酚醛树脂的合成工艺得到进一步完善，综合性能的提高使得改性酚醛树脂开始进入各个领域，如阻燃、绝缘、浸渍、胶黏剂等。21世纪后，酚醛树脂的发展相对稳定，美国的酚醛树脂产量维持在2100万吨/年左右。中国已在酚醛树脂方面有近60年的发展历史，但较世界先进技术仍然存在较大差距，每年仍然需要进口较大数量的高性能酚醛树脂。中国是木质人造板产业大国，而酚醛树脂胶黏剂又是木制品的重要原材料之一，因此制备高性能酚醛树脂对木材工业的发展具有重大意义（顾继友，1999；隋月梅，2011）。

面对全球气候变化、生态环境恶化和能源资源安全等问题的严峻挑战，世界很多国家在倡导绿色低碳发展。木材作为一种可再生的生物质材料，具有绿色、低碳、环保等特性。随着经济的发展，人们对于居住环境的要求越来越高。尤其是近几年来，木结构建筑越来越受到人们关注。目前，澳大利亚、日本、北美、欧洲等国家和地区在木结构建筑方面的研究与应用处于世界领先地位（杨学兵，2017）。随着我国绿色低碳、节能环保政策的不断深入，木结构建筑的发展非常迅速，木结构建筑的数量迅速增大，木材的需求量不断上升；然而，我国的木材资源匮乏，这使得木材需求量增大与木材资源紧缺之间的矛盾也日益突出。根据资料显示，2014年我国的木材供应缺口已超过2.7亿m3（张伟，2014）。而木材的高效利用是解决上述矛盾的有效措施。十几年来，我国人造板行业发展迅猛，连续多年成为世界人造板生产第一大国，2015年人造板产量为2.87亿m3（朱光前，2017）。

当前，中国人造板产业发展面临的主要问题是如何进行行业结构调整、转型升级和提高产品质量，而不再是速度问题（钱小瑜，2015）。木材胶黏剂是人造板质量问题的关键所在，目前，脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和酚醛树脂仍然是我国人造板工业生产的主要用胶。人造板主要包括胶合板、刨花板和纤维板，其生产过程中使用的胶黏剂主要以脲醛树脂为主。使用脲醛树脂是因其具有成本低、能低温快速固化、操作工艺简单且具有优良的胶接性能等。然而，用脲醛树脂生产的人造板往往甲醛释放量高、耐水性和耐候性能差。三聚氰胺甲醛树脂在使用过程中存在低温易冻结、保存性差以及胶膜易于发脆等缺点（顾继友，1999）。酚醛树脂在木材加工领域中的使用量仅次于脲醛树脂，它具有优异的耐沸水性能和耐候性能，使其在户外用木制品方面具有脲醛树脂无法比拟的优势（李建章，2003，时君友，2004；范东斌，2009）。

随着木结构建筑行业的迅速发展，户外用人造板需求量不断上升，酚醛树脂胶粘剂的用量显著上升，展示出广阔的发展前景。酚醛树脂由于受石油资源紧缺的影响，价格长期处于高位；且其固化温度高和固化速率慢，这些特性很大程度上制约了它在木材工业中更为广泛的应用（范东斌，2008）。因此，酚醛树脂改性的一个重要方向是：合成具有低成本、低温快速固化特性的改性酚醛树脂。另外，随着科学技术的不断发展，人们环保意识的增强，在高新技术领域，对酚醛树脂提出了更高的要求，特别是对其环保、可再生性能方面的要求（胡思海，2009；陈建国，2015）。