纳米材料在酚醛树脂中的应用

在酚醛树脂(PF)增韧性、耐热性研究的基础上,叙述了纳米材料在PF中的应用,着重介绍了纳米材料的概念、基本特性以及纳米材料改性PF的研究现状,并认为利用纳米材料改性PF是一种极具潜力的改性方法。     

腰果壳油改性酚醛树脂的耐热性研究

酚醛树脂(PF)作为重要的摩擦材料用胶粘剂,其热稳定性对摩擦制动材料性能的影响至关重要。为改善传统PF耐热性欠佳的缺点,以腰果壳油、苯酚和甲醛为原料,制备了改性PF预聚体,并对其结构和热稳定性进行了分析。研究结果表明:腰果壳油、苯酚和甲醛三者之间可发生聚合反应,生成腰果壳油改性PF;腰果壳油改性PF的失重过程主要发生在400℃以上,其耐热性明显优于未改性PF;腰果壳油改性PF可用作高温摩擦制动材料的胶粘剂。     

N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺改性酚醛树脂的制备与表征

采用N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(4-HPM)改性酚醛树脂(PF),改性后PF的耐热性能明显优于传统的热塑性PF。质量分数2%的4-HPM改性PF的热分解温度比纯PF提高104.6℃,冲击强度提高130%。改性PF的固化过程分为两个固化阶段:第一阶段是少量羟甲基的缩合;第二阶段为马来酰亚胺的双键打开进行自交联。     

萘酚对环保型酚醛树脂的改性研究

对萘酚改性环保型酚醛树脂(PF)进行了研究,通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)仪和扫描电子显微镜(SEM)等对改性前后PF的耐磨、耐热性能及力学性能进行了对比.结果表明,改性后的PF耐磨性、耐热性和力学性能均比未改性时有很大程度的提高.萘酚改性的PF可将树脂的质量磨损损失降低54.9%,质量磨损损失率降低56.0%.改性PF的初始失重温度提高70～80℃,可将树脂在600℃时的残余量提高37%.改性后PF的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别比未改性时提高了519.7、360.4 MPa和43.2 kJ/m~2.     

铜改性酚醛树脂的合成与表征

将Cu(铜)离子引入热塑性PF(酚醛树脂)中,采用配位反应法合成了Cu改性PF。研究结果表明:采用FT-IR(红外光谱)法和紫外分光光度法对Cu改性PF的结构进行了表征,初步得到Cu离子在PF中的配位结构。TGA(热失重分析)结果显示,改性树脂在255、535℃时具有明显的吸热现象,热失重速率增大,1 000℃时的残炭率为58%。与普通树脂相比,改性树脂的固含量和残炭率分别提高了5%和7%,说明其耐热性明显增强。     

CW197酚醛树脂的高性能化改性

提高酚醛(PF)树脂韧性和耐热性的改性方法有以下几种：     

桐油改性酚醛树脂的制备及其性能

利用桐油改性酚醛树脂(PF),综合热分析表明改性PF在100～320℃间失重6.30%,320～600℃间失重62.42%,普通PF分别失重16.34%和74.31%,桐油改性PF热稳定性得到了很大提高,但耐热性能未有明显改善。FIIR分析表明桐油成为聚合物结构的一部分;力学测试结果表明桐油改性较大程度改善了PF的韧性。     

环氧及酚醛树脂增韧改性氰酸酯树脂研究

用环氧树脂(EP)及酚醛树脂(PF)对氰酸酯树脂(CE)进行增韧改性,对改性CE的凝胶时间和DSC曲线进行研究并确定了改性CE的固化工艺。红外光谱分析表明改性CE固化时形成了柔韧性结构。研究了改性CE的力学性能、热性能、电性能及微观形态,发现EP的加入可增加CE的柔韧性,PF的加入可使CE的热稳定性损失减小。当CE/EP/PF的质量比为70/15/15时改性CE的弯曲强度和冲击强度分别从改性前的123.6 MPa、5.2 kJ/m2提高到134.5 MPa、16.7 kJ/m2,耐热性及电性能改变不大。     

磷酸盐酸性对酚醛树脂性能的影响

分别用3种酸性不同的磷酸盐,即Ca3(PO4)2,CaHPO4和Ca(H2PO4)2和含六次甲基四胺质量分数4%的B阶酚醛树脂(PF)共混,热压成型制备磷酸盐改性PF,磷酸盐的质量分数均为10%。研究磷酸盐的酸性对PF性能的影响。红外光谱分析表明,CaHPO4和Ca(H2PO4)2与PF反应生成了磷酸酯。热失重分析结果表明,3种磷酸盐均可提高PF的耐热性,Ca(H2PO4)2的提高幅度最大,其改性PF失重5%时的温度比纯PF提高了55℃,CaHPO4次之。冲击强度测试结果表明,CaHPO4和Ca(H2PO4)2改性PF的冲击强度稍有提高,而Ca3(PO4)2改性PF的冲击强度有所降低;3种磷酸盐均能够提高PF的硬度。     

无机物改性酚醛树脂耐热性的研究进展

介绍了酚醛树脂(PF)的特点及优势。从金属元素改性PF、非金属元素改性PF(包括硼改性PF、磷改性PF等)、纳米材料改性PF(包括碳纳米材料改性PF、层状硅酸盐材料改性PF、纳米氧化物改性PF、金属纳米粒子改性PF等)和复合改性PF等方面论述了无机改性PF的研究进展,并对无机物改性PF的发展前景进行了展望。     

Al_2O_3改性环保型酚醛树脂的制备与研究

采用偶联剂KH-550对Al2O3表面进行处理,并将其添加到酚醛树脂(PF)中,成功制备了有机-无机杂化PF。通过红外光谱(FT-IR)仪、差示扫描量热(DSC)仪、扫描电镜(SEM)和材料试验机等对改性PF的结构、耐热性、微观形貌、力学性能和电学性能等进行分析。结果表明:Al2O3表面出现了Si-O键,说明KH-550成功处理了Al2O3;改性PF固化速率最快时所对应的峰值温度降低了8℃,使树脂固化更容易进行;当w(Al2O3)=5.0%时,复合材料的综合性能最好,其拉伸强度为664 MPa,弯曲强度为973 MPa,冲击强度为252 MPa,表面电阻率为4.00×1014Ω/cm,体积电阻率为1.93×1014Ω.cm。     

双马来酰亚胺改性酚醛树脂的制备及其性能研究

采用烯丙基氯对PF(酚醛树脂)进行醚化,得到AEN(烯丙基化酚醛树脂);然后将其与BMI(双马来酰亚胺)共聚,制备BMAEN(BMI改性AEN)。采用红外光谱(FT-IR)法、差示扫描量热(DSC)法和热失重分析(TGA)法等手段对其结构和耐热性等进行了表征与分析。结果表明:BMAEN的耐热性能良好,其5%失重温度提高了47.5℃、最快热分解温度为462.0℃且800℃时残炭率为47.48%;BMAEN基玻璃纤维增强型复合材料的力学性能明显优于未改性PF基玻璃纤维增强型复合材料。     

硼酚醛树脂的制备和研究进展

由于在酚醛树脂(PF)的分子结构中引入了无机硼元素,故硼酚醛树脂(BPF)具有优异的抗氧化性、高温稳定性、力学性能和高残炭率等特点,并且在热解时不会释放出有毒气体,因而已成为目前最成功的PF改性品种之一,在汽车、军事装备和航空航天等领域中应用广泛。总结了国内外近年来有关制备BPF的各种方法,简要介绍了BPF的性能及应用研究,并对该领域的研究方向作了展望。     

Synthesis of 3,13-diglycidyloxypropyloctaphenyl double-decker polyhedral oligomeric silsesquioxane and the thermal reaction properties with thermosetting phenol-formaldehyde resin

3,13-Diglycidyloxypropyloctaphenyl double-decker silsesquioxane (EP-DDSQ) was synthesized by process of alkaline hydrolysis condensation of phenyltrimethoxysilane and corner capping reaction of methyldichlorosilane, followed by hydrosilylation with allyl glycidyl ether, and the resultant structure was confirmed by fourier transform infrared spectrometer (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR), respectively. The thermosetting phenol-formaldehyde (PF) resin was then modified by EP-DDSQ, and the reactivity of PF resin with EP-DDSQ and thermal pyrolysis of modified cured resin were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The surface morphologies of modified resins at high temperature were characterized with field emission scanning electron microscope (FESEM), and chemical structure of modified resins was analyzed through X-ray photoelectron spectrometer (XPS). The results showed that the appropriate addition of EP-DDSQ did not affect the curing temperature of the PF resin itself, but could improve the heat resistance of the system. When the amount of EP-DDSQ added was 10%, the initial degradation temperature of PF resin was increased by 49.31°C, and when the amount of EP-DDSQ added was 16%, the char yield of which was reached up to 61.39%, compared with that of pure PF resin (TGA_1,000°C of 57.62%) at Ar atmosphere. More importantly, the modified resin formed a regular and dense layer of SiC and SiO_x ceramic on the surface after ablation in the muffle furnace at 800°C air atmosphere, which is very important for ablative resistant materials.     

改性沥青树脂及其复合材料的制备及相关性能

以煤沥青为原料、三聚甲醛为交联剂,在对甲苯磺酸的催化作用下合成了沥青树脂（COPNA树脂）,通过添加酚醛树脂对其进行了改性;分别以沥青树脂和改性树脂为原料,与石墨混合制备了复合材料。考察了酚醛树脂含量对改性树脂的残炭率、甲苯不溶物含量、喹啉不溶物含量、p树脂含量的影响,以及树脂含量对复合材料的电阻率,肖氏硬度的影响;采用FT—IR和H—NMR研究其反应机理;采用TG研究了沥青树脂和改性树脂的热行为。研究表明,酚醛树脂与沥青树脂可以在一定比例范围内进行复配,在加热混合过程中酚醛树脂与沥青树脂发生化学反应,提高了沥青树脂的耐热性。经酚醛树脂改性的沥青树脂具有更高残炭率、更高β树脂含量和更好耐热性。改性后的树脂复合材料具有更高的电阻率、更高的肖氏硬度和更高的耐磨性。     

萘酚改性烯丙基化环保型酚醛树脂的合成及研究

分别以环保型PF(酚醛树脂)和萘酚改性环保型PF为母体,成功合成了烯丙基化PF和萘酚改性烯丙基化PF,并制备了萘酚改性烯丙基化PF/BMI(双马来酰亚胺)共聚树脂;然后分别以上述树脂作为基体树脂,制备了玻璃纤维增强型复合材料。结果表明:当基体树脂为萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂时,相应复合材料的冲击强度(321.6 kJ/m2)和弯曲强度(524.1 MPa)比萘酚改性烯丙基化PF基复合材料提高了11.0%和46.3%,比未改性环保型烯丙基化PF基复合材料提高了42.8%和258.2%,说明萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂的增韧效果优于萘酚改性烯丙基化PF;萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂基复合材料的耐热性能优于未改性烯丙基化PF体系,这是因为前者800℃时的残炭率(39.62%)高于后者(10.92%)所致。     

水性酚醛树脂在燃油滤纸基中的应用

制备了游离甲醛含量仅为0.92%的、可用于燃油滤纸增强的环保型改性水溶性酚醛树脂(PF)。着重探讨了PF浸渍、固化等加工工艺对浸渍滤纸力学性能、耐燃油性能和耐水性能等影响。结果表明:经改性水溶性PF浸渍处理后的滤纸,其耐破度为342 kPa、15°挺度为6.61 mN.m、平均张力为6.37 kN/m以及断裂伸长率为3.86%(柔韧性良好);该浸渍滤纸具有优异的耐燃油性能和良好的耐水性能,其综合性能已接近进口同类产品水平,并且其在燃油滤清器中的应用具有可行性。     

钼酸铵/丁腈橡胶改性酚醛树脂对摩擦材料性能的影响

制备了以未改性PF、市售改性PF、钼酸铵/丁腈橡胶复合改性PF作为基体的摩擦材料,研究了钼酸铵/丁腈橡胶改性酚醛树脂(PF)对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并对不同树脂基摩擦材料的冲击强度、硬度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,复合改性PF基摩擦材料的冲击强度为3.51~3.72 k J/m2,硬度为73~82,高于未改性PF基摩擦材料的冲击强度(3.22 k J/m2)和硬度(52),有效提高了摩擦材料的韧性和硬度。以复合改性PF为基体的摩擦材料,其摩擦系数的稳定性得以提高,其中以含量为10%的摩擦材料最为稳定,磨损率最小。当树脂添加量相同时,复合改性PF基摩擦材料的摩擦系数的稳定性最好,且摩擦系数值保持在0.37~0.40之间,比未改性PF基摩擦材料的摩擦系数和市售改性PF基摩擦材料摩擦系数稳定;复合改性PF基摩擦材料的高温(350℃)磨损为0.45×10~(–7)cm~3/(N·cm),远低于未改性PF基摩擦材料的1.50×10~(–7)cm~3/(N·cm)和市售改性PF基摩擦材料的0.67×10~(–7)cm~3/(N·cm),抗高温热衰退性最好。     

碱处理对酚醛树脂/剑麻纤维复合材料性能的影响

用碱处理方法对剑麻纤维(SF)进行表面改性,再与酚醛树脂(PF)混合、塑炼、模压成型,制备了PF／SF复合材料,对其冲击强度、弯曲强度、耐磨性、吸水性及热性能进行测试,借助偏光显微镜和扫描电子显微镜观察、分析了复合材料的形态结构。结果表明,经碱处理的SF提高了PF／SF复合材料的综合性能,其原因与界面作用得到加强有关。     

硅钛酚醛树脂的合成和表征

采用烷氧基硅烷单体和钛酸四丁酯(TBOT)进行水解缩合,制得元素有机硅树脂聚钛硅氧烷(TiSi),再将聚钛硅氧烷与酚醛树脂(PF)进行脱水缩合,制得元素有机硅改性酚醛树脂(TiSiP)。利用红外光谱对得到的TiSi、PF和TiSiP的结构进行了表征,利用TG对TiSiP树脂的耐温性能进行了考察。所合成的树脂经180℃固化3h后,在空气气氛中300℃时开始出现明显的热失重,700℃时的残留率为64%。