酚醛树脂耐热改性的研究进展

酚醛树脂具有优异的耐热抗烧蚀性能、良好的力学性能、突出的阻燃性能,在航空航天、摩擦材料、防火阻燃等领域得到了广泛地应用。提高酚醛树脂的耐热性一直是业内研究的热点,本文对近年来酚醛树脂的耐热改性方法进行了综述,包括结构改性、纳米掺杂、捕捉挥发分、可陶瓷化,其中,重点总结了结构改性方法。最后,对该领域所存在的问题进行了概述,并展望了其发展前景。     

改性酚醛树脂耐烧蚀性能的研究进展

综述了无机元素改性和结构改性两种方法改性酚醛树脂以提高其耐烧蚀性能的研究进展。无机元素改性主要包括硼改性酚醛树脂和钼改性酚醛树脂,对无机元素改性酚醛树脂的耐烧蚀性能进行比较发现,钼改性酚醛树脂的耐烧蚀性能较好,并给出了不同的改性机理;结构改性包括芳基酚、苯并噁嗪、马来酰亚胺、氰基、炔基改性酚醛树脂,介绍了现已合成的不同改性酚醛树脂的合成方法及其耐烧蚀性能：结构改性酚醛树脂的耐烧蚀性能都有很大的提高,但是炔基改性存在固化温度太高的缺点,综合性能不是很好。     

耐烧蚀复合材料用改性酚醛树脂研究进展

本文从结构改性、共混改性等方面介绍了近年来国内外对耐烧蚀复合材料用各种改性酚醛树脂的合成方法、分子结构、改性机理以及改性后酚醛树脂的性能和应用概况,并指出今后改性酚醛树脂仍是一种低成本耐烧蚀复合材料的树脂基体,在航天材料领域有着广泛的应用。     

低成本高性能酚醛树脂基烧蚀材料的性能研究

本文对硼酚醛树脂、高残碳酚醛树脂、S-157酚醛树脂的固体含量、粘度、凝胶时间进行了表征和对比,此基础上对比研究了连续玄武岩纤维平纹布增强三种酚醛树脂复合材料的密度、硬度、导热系数,同时对三种复合材料的烧蚀性能和力学性能进行了测试和对比。研究结果表明：硼酚醛树脂复合材料的力学性能最好,S-157酚醛树脂复合材料其次,高残碳酚醛树脂复合材料的力学性能最差;在烧蚀性能方面,硼酚醛树脂复合材料和高残碳酚醛树脂复合材料相当,S-157酚醛树脂复合材料最差。     

高超音速弹用承载/烧蚀一体化复合材料弹翼研究

本文针对某型导弹的复合材料弹翼结构进行了设计,根据其耐烧蚀性能及刚度性能要求,提出外层铺放一层耐烧蚀功能层材料,内层铺放承载层材料,功能层与承载层采用共固化的模压成型工艺方案。通过烧蚀试验证明硼酚醛树脂的耐烧蚀性能较好,因此采用硼酚醛树脂预浸料作为弹翼功能层,以环氧树脂预浸料作为承载层;制备弹翼,对其进行烧蚀及力学性能试验,结果均满足要求;通过ABAQUS有限元分析软件,对弹翼力学性能进行数值模拟,最大变形量位于弹翼后上部,仿真结果与试验结果吻合较好,误差率为6.47%。与传统铝合金弹翼进行对比,采用复合材料弹翼可以减重42.8%,优势明显。     

玄武岩纤维/酚醛树脂基复合材料性能研究

对玄武岩纤维增强酚醛树脂基复合材料进行了实验研究。制备了连续玄武岩纤维平纹织物增强酚醛树脂复合材料。研究了胶含量对玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料拉伸、压缩和层间剪切强度等力学性能、耐烧蚀性能的影响。利用SEM对复合材料压缩、层间剪切破坏断口和烧蚀试样的微观形貌进行了分析。研究结果表明,玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料具有较好的界面性能,树脂含量在36%时CBF/酚醛树脂复合材料的力学性能最佳,线烧蚀性率和质量烧蚀率最低。     

纳米无机填料改性酚醛树脂基防热复合材料烧蚀性能研究现状

树脂基体中共混纳米无机填料是提高酚醛树脂基复合材料烧蚀性能的一种有效途径,无机填料与酚醛树脂共混改性制备复合材料的工艺简单、成本低、改性效果明显,已成为重要的研究方向。本文对无机填料特别是纳米无机填料改性酚醛树脂基烧蚀材料的烧蚀性能研究进行了梳理,并对多种纳米填料改性复合材料的烧蚀机理研究进行总结归纳。     

S-157酚醛树脂/CBFTC复合材料的研究

制备了连续玄武岩纤维平纹布(CBFTC)增强S-157酚醛树脂复合材料。研究了树脂含量对S-157酚醛树脂/CBFTC复合材料力学性能和烧蚀性能的影响,并借助扫描电子显微镜对复合材料断面的微观形貌进行了分析,同时将S-157酚醛树脂/CBFTC复合材料与S-157酚醛树脂/高强玻璃纤维平纹布(GFTC)复合材料进行了性能对比。结果表明,树脂含量在30%时S-157酚醛树脂/CBFTC复合材料的力学性能和烧蚀性能最佳;S-157酚醛树脂/CBFTC复合材料比S-157酚醛树脂/GFTC复合材料具有更好的力学性能和烧蚀性能。     

石英纤维增强可瓷化硼酚醛耐烧蚀复合材料研究

以硼酚醛树脂为基体,石英纤维为增强体,氧化硅、石墨及云母为陶瓷填料制备了可瓷化复合材料。通过1 400℃下烧结前后材料的力学性能测试、氧-乙炔焰(2 100℃)烧蚀性能测试,扫描电镜、热重分析及X射线衍射分析研究了不同含量陶瓷填料对石英纤维增强可瓷化硼酚醛树脂复合材料性能的影响。结果表明,常温下石英纤维增强可瓷化硼酚醛树脂复合材料的弯曲强度随着陶瓷填料含量的增加呈先升高后降低的趋势,最高可达到220.62 MPa,经过1 400℃马弗炉烧蚀后,弯曲强度最高可达19.10 MPa。随着陶瓷填料含量的增加,复合材料的耐烧蚀性能提高,质量烧蚀率和线烧蚀率最低可分别达到0.050 g/s和0.0187 mm/s。陶瓷填料经1 400℃高温处理后在一定程度下可生成SiC,使材料转变为含碳化硅的陶瓷基复合材料,提高了复合材料的弯曲强度、耐烧蚀性和耐高温性。与通常碳化硅陶瓷复合材料相比,该制备工艺简单,可大规模生产,实现了陶瓷基复合材料的低成本化。     

酚醛树脂基复合材料增韧改性研究进展

对PF(酚醛树脂)复合材料的性能进行了综述,并概述了PF的合成机制。围绕PF存在的缺点,结合国内外对PF的改性研究,总结出PF的力学性能复合改性、耐热氧复合改性等方法;通过这些改性方法的实施,可使PF复合材料的综合性能进一步提升,最终可得到能满足桥梁100年使用要求的PF复合材料。     

改性酚醛树脂的研究进展

综述了橡胶、合成树脂和天然植物油对酚醛树脂的增韧改性和有机硅、胺类、硼钼无机化合物、无机纳米粒子等耐热改性方面的主要研究,并简要介绍了酚醛树脂合成工艺的改性进展。选择耐热性工程树脂如聚砜、聚苯醚、双马来酰亚胺与酚醛树脂通过原位共混形成互穿聚合物网络结构,或采用纳米复合技术制备改性酚醛树脂,可获得高耐热和强韧性的酚醛树脂复合材料,使其在高新技术领域发挥更大的作用。     

新型耐高温阻燃层压板的研制

以苯酚、甲醛为原料,在催化剂的作用下合成酚醛树脂,然后用硼酸改性得到硼酚醛(FB)树脂.采用FB树脂作为基材树脂制作玻璃布层压板,FB树脂的耐热性比普通酚醛树脂高.FB树脂层压板具有好的耐热、阻燃、机械和电气性能,其阻燃性能达到了UL-94垂直燃烧法V-0级.     

玻璃纤维增强尼龙66改性研究进展

阐述了玻璃纤维增强尼龙66在增韧改性、阻燃改性、耐溶剂改性、耐磨改性、界面改性、复合改性和制备工艺改进等方面的研究进展。指出玻璃纤维增强尼龙66目前常用的增韧方法是与弹性体和高韧性聚烯烃共混,而阻燃改性的有效手段是添加微胶囊化红磷和P-N型阻燃剂。     

硼酚醛树脂的合成及应用研究进展

综述了硼改性酚醛树脂的研究进展,讨论了几种合成方法的特点、效果和作用机理。硼酚醛树脂比普通酚醛树脂具有更为优良的耐热性、瞬时耐高温性能和力学性能,这些性能的改善提高了酚醛树脂的应用价值,扩大了其使用范围。还介绍了几种硼酚醛树脂改进的新工艺。     

Allyl phosphonium salt–modified clay for photocured coatings: Influence on the properties of polyester acrylate‐based coatings

In this study, bentonite clay was modified with a phosphonium salt and this modified clay was used to prepare polyester acrylate based coatings to improve their flame retardancy and mechanical properties. Photocured composites were prepared with 1, 2, and 3 wt% phosphonium salt modified clay and for comparison 1 wt% nonmodified clay containing composites were also prepared. Modified clay displayed good dispersion properties due to its increased basal spacing. Composites were characterized by FT‐IR and XRD measurements. According to XRD results, it was found that the modified clay was exfoliated in the composites. Furthermore, we investigated the effect of allyl phosphonium salt modified clay on the thermal, mechanical, and flame retardant properties of polyester acrylate based composites coatings. When compared with neat clay containing coatings, modified clay containing photocured coatings exhibited increased modulus and enhanced thermal properties due to increased crosslinking density. Moreover, the presence of the phosphonium salt enhanced the flame retardancy of the polyester based coatings. POLYM. COMPOS., 36:946–954, 2015. © 2014 Society of Plastics Engineers     

无卤阻燃型环氧树脂的研究进展

从两大类无卤阻燃型环氧树脂,即添加型阻燃环氧树脂和反应型阻燃环氧树脂的应用研究出发,综述了其阻燃效果和阻燃机理。无卤阻燃型环氧树脂因具有优异的特性成为研究热点,但依旧存在耐热、耐烧蚀、阻燃性能差的缺陷,不能适用于对性能要求更高的工作环境。基于相关模拟和实验研究,从阻燃环氧树脂特性出发深入探究了其在阻燃材料领域的发展前景。     

酚醛在丙烯酸树脂防火改性中的应用

以酚醛树脂为主防火剂、胺类为协效剂,研究了其种类、用量对丙烯酸树脂防火性能的影响,采用锥形量热仪和热重分析仪对酚醛改性丙烯酸树脂的燃烧性能和热稳定性进行了测试,并对燃烧后的炭层结构进行了电镜分析。结果表明,硼酚醛树脂能显著提高丙烯酸树脂的防火性能,硅酸铝、六次甲基四胺具有有良好的协效作用;当丙烯酸树脂与硼酚醛树脂质量比为50:50,硅酸铝质量分数为7%,六次甲基四胺为2%时,改性树脂耐燃时间达到39min,点燃时间(TTI)及热释放速率峰值出现时间明显延长,热释放速率明显降低,800℃时残炭率为45%,热稳定性明显提高,燃烧烧后形成了表面为致密网状、断面为微细泡孔状的炭层结构,防火性能提高。     

酚醛树脂的复合改性研究进展

综述了酚醛树脂增韧和耐热复合改性的研究进展,分析了各种方法的改性机理及研究现状。包括用橡胶、CNSL、桐油、新型固化剂改性酚醛树脂的韧性,用钼、硼、无机纳米材料、聚酸亚胺改性酚醛树脂的耐热性。并对酚醛树脂复合改性方法的发展前景作出了分析。     

酚醛树脂基耐磨复合材料的改性及性能

采用原位改性法合成腰果酚改性酚醛树脂,并与粒径不同的碳化硅(SiC)混合物复配制备了腰果酚改性酚醛树脂基耐磨复合材料。通过红外光谱证明成功合成了腰果酚改性酚醛树脂,且树脂符合磨具磨料用液体树脂的基本要求。扫描电镜SEM图及力学性能测试结果表明,与普通酚醛树脂相比,腰果酚改性酚醛树脂粘结Si C的能力更强,且偶联剂的加入能提高树脂与碳化硅之间的相容性。在腰果酚含量为15%时,固化剂含量为10%,偶联剂含量为2.5%时,改性酚醛树脂基复合材料的拉伸、弯曲等力学性均能达到最优。通过分析耐磨测试结果发现,二硫化钼的添加能有效降低复合材料的磨损率,提高腰果酚改性酚醛树脂基耐磨复合材料的耐磨性。     

Hygrothermal cycling effects on the durability of phenolic based composites

Work has been performed to investigate the thermal and mechanical properties of carbon fiber/phenolic resin composites as engineering materials for the aerospace industry. These materials are cost effective while displaying excellent temperature and fire resistance as well as good mechanical properties. All phenolic and epoxy composite specimens used here were prepared by resin transfer molding (RTM) to model a cost‐effective process. Hygrothermal cycling effects on the property changes of phenolic composites were evaluated through thermal, mechanical, and morphological tests. The fracture performance of a phenolic composite modified with a silicone‐based additive decreased after fewer hygrothermal cycles than unmodified phenolic and epoxy composites. Results from dynamic mechanical analysis (DMA) experiments showed that the modified phenolic composite was more significantly affected by the hygrothermal cycling than the unmodified phenolic composites. Fatigue tests showed that the phenolic composites that were not exposed to hygrothermal cycling had more resistance to fatigue cycles than the epoxy composites.