高性能酚醛树脂的制备与表征

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酚醛树脂是应用最广泛的高分子材料之一,可应用于烧蚀材料、模塑料、涂料、摩擦材料、铸造树脂、胶粘剂、泡沫塑料、半导体封装材料、光刻胶等领域。尽管其已经使用了100多年,但世界各国的专家、学者从未放弃提高其性能以适应现代化需求的努力。很多学者开展了芳烷基、焦油、聚酰亚胺、硼酸、有机硅等改性酚醛树脂的研究,但是他们的改性成本较高,工艺较复杂。本论文对首先对酚醛树脂的发展、应用、制备进行了简要的介绍,然后研究了工艺简单的提高酚醛树脂耐热性能的方法,提出了利用柿单宁改性酚醛树脂降低游离单体的方法,包括以下三方面的内容: (1)采取了一种悬浮聚合法合成工艺,制备了成本低廉、热性能突出的酚醛树脂。该树脂为黄色微球,平均粒径在100μm左右。采用傅立叶变换红外光谱(FT:IR)表征了该树脂的结构。采用热重法(TG)和差示扫描量热法(DSC)表征其热性能,结果表明样品在279.3-401.8℃范围内具有良好的耐高温性能,热裂解失重主要发生在401.8-638.7℃,所有样品800℃残碳率高达65%以上,具有良好的耐热性和抗烧蚀性能。 (2)在以上悬浮法酚醛树脂的基础上,采用水玻璃对其进行了改性。该树脂呈淡黄色粉末状,平均粒径在110μm左右。采用FT—IR表征了该树脂的结构,红外光谱对比分析表明硅的存在。采用TG—DSC表征其热性能,结果表明其放热平稳,1000℃残碳率高达50%以上,具有较好的耐热性和抗烧蚀性能。 (3)采用一种天然产物——柿单宁对酚醛树脂进行了改性,制备了低游离单体、环境友好型木材胶粘剂。该树脂为棕褐色粘稠流体,随柿单宁溶液的加入量而颜色变深。以树脂的压缩剪切强度和游离单体含量为试验指标,采取正交试验法研究了树脂的甲醛/苯酚摩尔比、催化剂用量、柿单宁溶液用量等配方,优化配方制备的柿单宁改性热塑性酚醛树脂的压缩剪切强度为2.47MPa,游离苯酚含量为0.78%;优化配方制备的柿单宁改性热固性酚醛树脂的压缩剪切强度为2.71MPa,游离苯酚含量为1.26%。最后采用FT—IR表征了该树脂的结构,TG—DSC表征其热性能。
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