第1章 緒論

1.1 酚醛樹脂

早在1872年德國化學家拜爾發現酚類和醛類在酸的催化作用下會產生結晶產物及無定形棕紅色樹脂產物。隨后一批科學家（Hirano、Asami,2013）發現通過鹽酸催化合成了酚醛樹脂狀物質，但認為此種樹脂物質不可能固化結晶，難以產生實際應用價值。直到20世紀開始，由于電力的快速發展和廣泛應用，電力工程急需一種高性能絕緣材料取代之前來源有限的天然絕緣材料蟲膠（Shellac），酚醛樹脂因此得以進一步深入研究。20世紀初，美國科學家巴克蘭（Pilato,2013）申請了“加壓-加熱”酚醛樹脂固化專利，并成立了巴克蘭公司，隨后申請了400多個酚醛樹脂應用相關專利，基本上解決了酚醛樹脂在工業上應用的技術問題。

20世紀中期，酚醛樹脂的合成工藝得到進一步完善，綜合性能的提高使得改性酚醛樹脂開始進入各個領域，如阻燃、絕緣、浸漬、膠黏劑等。21世紀后，酚醛樹脂的發展相對穩定，美國的酚醛樹脂產量維持在2100萬噸/年左右。中國已在酚醛樹脂方面有近60年的發展歷史，但較世界先進技術仍然存在較大差距，每年仍然需要進口較大數量的高性能酚醛樹脂。中國是木質人造板產業大國，而酚醛樹脂膠黏劑又是木制品的重要原材料之一，因此制備高性能酚醛樹脂對木材工業的發展具有重大意義（顧繼友，1999；隋月梅，2011）。

面對全球氣候變化、生態環境惡化和能源資源安全等問題的嚴峻挑戰，世界很多國家在倡導綠色低碳發展。木材作為一種可再生的生物質材料，具有綠色、低碳、環保等特性。隨著經濟的發展，人們對于居住環境的要求越來越高。尤其是近幾年來，木結構建筑越來越受到人們關注。目前，澳大利亞、日本、北美、歐洲等國家和地區在木結構建筑方面的研究與應用處于世界領先地位（楊學兵，2017）。隨著我國綠色低碳、節能環保政策的不斷深入，木結構建筑的發展非常迅速，木結構建筑的數量迅速增大，木材的需求量不斷上升；然而，我國的木材資源匱乏，這使得木材需求量增大與木材資源緊缺之間的矛盾也日益突出。根據資料顯示，2014年我國的木材供應缺口已超過2.7億m3（張偉，2014）。而木材的高效利用是解決上述矛盾的有效措施。十幾年來，我國人造板行業發展迅猛，連續多年成為世界人造板生產第一大國，2015年人造板產量為2.87億m3（朱光前，2017）。

當前，中國人造板產業發展面臨的主要問題是如何進行行業結構調整、轉型升級和提高產品質量，而不再是速度問題（錢小瑜，2015）。木材膠黏劑是人造板質量問題的關鍵所在，目前，脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂和酚醛樹脂仍然是我國人造板工業生產的主要用膠。人造板主要包括膠合板、刨花板和纖維板，其生產過程中使用的膠黏劑主要以脲醛樹脂為主。使用脲醛樹脂是因其具有成本低、能低溫快速固化、操作工藝簡單且具有優良的膠接性能等。然而，用脲醛樹脂生產的人造板往往甲醛釋放量高、耐水性和耐候性能差。三聚氰胺甲醛樹脂在使用過程中存在低溫易凍結、保存性差以及膠膜易于發脆等缺點（顧繼友，1999）。酚醛樹脂在木材加工領域中的使用量僅次于脲醛樹脂，它具有優異的耐沸水性能和耐候性能，使其在戶外用木制品方面具有脲醛樹脂無法比擬的優勢（李建章，2003，時君友，2004；范東斌，2009）。

隨著木結構建筑行業的迅速發展，戶外用人造板需求量不斷上升，酚醛樹脂膠粘劑的用量顯著上升，展示出廣闊的發展前景。酚醛樹脂由于受石油資源緊缺的影響，價格長期處于高位；且其固化溫度高和固化速率慢，這些特性很大程度上制約了它在木材工業中更為廣泛的應用（范東斌，2008）。因此，酚醛樹脂改性的一個重要方向是：合成具有低成本、低溫快速固化特性的改性酚醛樹脂。另外，隨著科學技術的不斷發展，人們環保意識的增強，在高新技術領域，對酚醛樹脂提出了更高的要求，特別是對其環保、可再生性能方面的要求（胡思海，2009；陳建國，2015）。