普考申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
請回答下列有關塑膠工業的問題。
請回答下列有關塑膠工業的問題。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請寫出酚和甲醛反應生成 2-羥基苄醇（2-（hydroxymethyl）phenol）的加成反應化學反應式。（5 分）
思路引導 VIP
看到本題應立即聯想酚醛樹脂（電木）的製備首步。先寫出反應物酚（C6H5OH）與甲醛（HCHO）化學式，再依據題目指定的「2-羥基」（鄰位，ortho-）決定加成位置，將甲醛轉化為羥甲基（-CH2OH）並連接至苯環上，最後寫出平衡化學方程式。
小題 (二)
請寫出 2 個 2-羥基苄醇分子進行縮合反應的化學反應式。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先應聯想到『酚醛樹脂（電木）』的工業製程。2-羥基苄醇（又稱鄰羥甲基苯酚）是苯酚與甲醛的初步加成產物。思考縮合反應的本質是『脫去一分子水』，並連接兩個分子，主要有形成『亞甲基鍵（-CH₂-）』與『二亞甲基醚鍵（-CH₂-O-CH₂-）』兩種常見途徑。
小題 (三)
由酚和甲醛聚合可得 Novolak 樹脂、Resol 樹脂和 cast 樹脂，請說明三者的差異處。（10 分）
思路引導 VIP
看到酚醛樹脂的分類，應立即聯想到合成時的兩大變數：『甲醛與酚的莫耳比』與『催化劑種類（酸性或鹼性）』。答題時，請針對各樹脂的反應條件、硬化交聯機制（是否需要交聯劑）以及最終產品的物理特性（如有無填充材、透光度）進行條列式比較。
酚醛樹脂合成與特性
💡 掌握酚與甲醛在不同酸鹼與比例下的加成縮合反應原理。
| 比較維度 | Novolak 樹脂 | VS | Resol 樹脂 |
|---|---|---|---|
| 催化劑條件 | 酸性 (如 HCl) | — | 鹼性 (如 NaOH) |
| 反應物比例 | 酚過量 (P/F > 1) | — | 甲醛過量 (F/P < 1) |
| 加工性質 | 熱塑性 (需硬化劑) | — | 熱硬化性 (加熱固化) |
| 結構鏈特徵 | 無活性基之線性鏈 | — | 含活性羥甲基分支 |
💬單體莫耳比與酸鹼值決定了樹脂的聚合程度與最終物理特性。
