双酚－A型硼酚醛树脂的结构与热分解动力学的研究

研究了甲醛水溶液法合成的双酚－Ａ型硼酚醛树脂的结构，实验结果表明，在合成中形成硼酸苄酯，在固化过程中形成硼氧配位结构，配位氧原子由酚烃基提供。硼酚醛树脂与普通酚醛树脂相比有较好的耐热性，是一种性能良好的高分子材料。     

复合改性酚醛树脂热降解过程的研究

采用综合热分析技术考察了氨酚醛树脂（PF1．2）、两种硼改性酚醛树脂（BPF1、BPF2）和两种复合改性酚醛树脂（水杨醛改性BPF1、苯甲醛改性BPF1）的热降解过程,利用红外光谱技术研究了热降解过程中五种树脂结构的变化规律,以期指导成炭率高、热稳定性好的复合改性酚醛树脂的合成。结果表明：在酚醛树脂结构中引入硼酸,改变了其分子结构,生成了键能较高的硼酯键,提高了酚醛树脂的高温成炭率;两种复合改性酚醛树脂通过向硼酚醛树脂BPF1中分别引入含有芳环结构的水杨醛和苯甲醛,形成了新的共轭结构,改善了酚醛树脂的热稳定性,提高了其成炭率。     

硼改性酚醛树脂的结构和耐热性

合成了不同硼含量的改性酚醛树脂(硼酚醛树脂),并分别用红外光谱(FT-IR)、动态力学分析(DMA)和热重分析(TGA)方法对其结构和性能进行了分析。结果表明,165℃时的固化物具有两个玻璃化温度,表明该固化物中同时存在交联和线型两种不同结构的酚醛树脂。固化物的残炭率随硼含量的增加而增加,说明硼的加入使硼酚醛树脂的耐热性得到提高,800℃的残炭率最高可达74.9%,对硼酚醛树脂进行后固化处理可进一步提高其耐热性。     

硼酚醛树脂的热降解过程

采用热重分析法和热重-质谱联用技术考察了氨酚醛树脂和硼改性酚醛树脂的热降解过程,利用红外光谱和固体核磁共振技术研究了热降解过程中两种树脂结构的变化规律,以期为合成成炭率高、热稳定性好的硼改性酚醛树脂提供依据。结果表明,在酚醛树脂中引入硼酸后改变了其分子结构,生成了键能较高的硼酯键,提高了酚醛树脂的成炭率和热稳定性,700℃硼酸改性酚醛树脂的成炭率为76.2%,高于未改性氨酚醛树脂的成炭率66.9%。     

烯丙基硼酚醛树脂的合成

运用硼酚醛树脂共聚改性的新思路,利用烯丙基苯酚,苯酚,硼酸,多聚甲醛合成出结构中含有烯丙基活性基团的可与其它含不饱和双键树脂发生共聚反应的新型硼酚 脂,表征了它们的物理性能和结构。初步研究了胺化合物对其合成的影响。     

酚醛树脂气凝胶的溶胶-凝胶法制备及合成机理

以商业酚醛树脂为原料,介绍了一种工艺简单、制备周期短、成本低的低温溶胶-凝胶聚合和常压干燥工艺制备酚醛树脂气凝胶的方法。使用3种酚醛树脂(低黏度钡酚醛、普通热塑性酚醛和硼酚醛)在醇溶剂中制备了3种系列的凝胶。采用扫描电子显微镜、比表面积及孔隙率分析仪和红外光谱分析了所制备气凝胶的骨架结构和孔结构及合成机理。所制备的多孔纳米酚醛树脂气凝胶密度低至0.17～0.23 g/cm³、压缩强度为0.68～0.80 MPa,热导率为0.039～0.046 W/(m·K)。研究表明,酚醛树脂与醇溶剂之间有较强的选择匹配性,轻质多孔的钡酚醛树脂气凝胶只能在乙醇中合成,热塑性酚醛树脂在正丙醇溶剂中得到的气凝胶结构更均匀,而硼酚醛树脂由于固化温度过高,难以通过该方法获得气凝胶材料。这种低成本、简捷的气凝胶制备工艺对实现酚醛树脂气凝胶的大尺寸制备和产业化发展具有重要意义。     

聚硼硅氧烷改性酚醛树脂耐高温胶粘剂的制备及性能

采用硼酸(H3BO3)和有机硅预聚物反应,合成了聚硼硅烷(BSi),再用BSi与合成的酚醛树脂缩合,制备出聚硼硅氧烷改性酚醛树脂(BSiP)。通过红外光谱对PF、BSi、BSiP的结构进行了分析和表征,用TG对其耐温性进行了考察。并以上述BSiP树脂为基础制备了耐高温胶粘剂,该胶粘剂具有良好的高低温强度。     

梓油改性酚醛树脂的合成及结构分析

用我国湖北省产的梓油，合成了改性酚醛树脂，并对反应机理和树脂结构进行了分析。结果表明，当梓油含量不苯酚含量为３０－６０％时，改性酚醛树脂的性能最好。在改性酚醛树脂交联固化过程中所形成的ＩＰＮ结构，提高了酚醛树脂的韧性的耐热性。     

镍改性酚醛树脂及其热解炭的表征

通过配位反应,将镍离子结合在酚醛树脂结构中,得到镍改性酚醛树脂,实现了催化剂前驱体在树脂中的均匀分散。通过红外光谱仪和紫外分光光度计初步确定了镍离子在树脂中的配位结构。采用激光拉曼光谱仪对高温热解炭晶体结构进行表征。结果表明,镍改性酚醛树脂热解炭中有石墨烯生成,炭的结晶度提高。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜对热解炭的形貌和微观结构进行了表征,进一步表明镍改性酚醛树脂热解炭中有石墨烯生成且为少数层石墨烯。     

耐高温刹车片基体树脂双酚-F硼酚醛的研究

本文介绍双酚F单体 及合硼酚醛树脂的合成,其热分解温度高达438℃,由于硼配住键饱和,树脂形成硼氧碳螯合结构,吸湿性大为改善,以上述树脂为基体的摩阻材料耐高温性能卓越.     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

高阻燃性酚醛发泡材料在动车组上的应用

以线型酚醛树脂(NR)为主体,依次引入甲基三甲基硅烷形成有机硅杂化酚醛树脂(SN),再引入硼酸,形成改性硅硼杂化酚醛树脂(SNBA)。向改性硅硼杂化酚醛树脂中混入发泡剂A,同纤维复合,外附玻璃钢蒙皮,采用模压工艺制备酚醛发泡板材料。采用万能拉力机测试板材的一系列力学性能;采用锥形量热仪(CC)测试阻燃性能;使用喷灯测定燃烧形态及烟火毒。结果表明:酚醛发泡材料密度相对较低,具有优异的力学性能,阻燃性能达到EN45545-R1测试标准的HL3级别。可满足在车辆内饰结构上的应用。     

硼改性酚醛树脂的合成及其模塑料力学性能研究

研究了硼酸加入量对所合成硼改性酚醛树脂性能的影响。通过红外光谱和热重等分析手段对硼改性酚醛树脂的结构和热性能进行表征,分别考察其在氮气和空气氛围下的残炭率,获知当苯酚、甲醛和硼酸之间的物质的量比为1∶1.4∶0.4时,硼改性酚醛树脂的残炭率最高,分别为67.82%和10.92%。此外,以硼改性酚醛树脂为基体树脂制备模塑料并考察其拉伸强度、弯曲强度和抗冲击强度等力学性能。综合考虑以上热性能和力学性能,确定苯酚、甲醛和硼酸之间的最佳物质的量比为1∶1.4∶0.3。最后,研究了添加不同种类和不同含量的填料对酚醛模塑料力学性能的影响。研究结果表明：以短玻璃纤维为填料时,酚醛模塑料的力学性能优于木粉和长玻璃纤维混合物填料;若使用木粉和长玻璃纤维混合物填料,当木粉与长玻璃纤维的质量比为1∶3时,酚醛模塑料的力学性能最佳。     

B2O3/MCM-41的制备和结构表征

以硼酸三丁酯为硼源，用溶液液相移植的方法制备了B2O3／MCM—41材料，用DTA、XRD、FTIR、XPS和氮气吸附—脱附曲线等手段表征了合成的材料。结果表明：硼物种发生析晶，以B2O3的形式存在，硼的配位状态为三配位的BO3结构单元。     

ZrSi_2/硼酚醛泡沫的制备及其裂解产物的增强机制

以ZrSi_2颗粒填充硼酚醛树脂制备了一种耐高温且裂解后结构较为完整的泡沫复合材料。研究了ZrSi_2颗粒质量分数对泡沫复合材料固化机制、高温裂解行为及裂解前后压缩性能的影响,并分析了ZrSi_2颗粒对泡沫复合材料裂解产物的增强机制。结果表明:添加的ZrSi_2颗粒虽未参与硼酚醛树脂的固化交联,但会和硼酚醛树脂裂解放出的气体挥发物发生化学反应,提高了裂解产物的残炭率和压缩比强度。当添加的ZrSi_2颗粒质量为硼酚醛树脂质量的10%时,裂解产物的残炭率和压缩比强度提高最为显著。ZrSi_2/硼酚醛泡沫经过裂解后,ZrSi_2颗粒作为第二相粒子钉扎在裂解产物的孔壁上,化学反应使得部分裂解气体挥发物被吸收并转化为固相产物,明显减少的缺陷提高了裂解产物的力学性能。     

单晶Bi纳米带的合成与表征

采用溶剂热方法,以苯乙烯为还原剂和配位剂,合成了宽度为40nm-60nm、长度为600nm-1μm铋纳米带,并对其反应机理进行了探讨。在铋纳米带的合成中,α-铋的层状结构是形成铋纳米带的关键因素。配位试剂在各晶面的吸附对产物的形貌具有重要影响。通过改变配位试剂与铋盐的质量比,可以实现对铋纳米结构和形貌的调控。     

玻璃纤维增强硼酸酯改性酚醛树脂复合材料的摩擦学性能研究

将硼酸(BA)和苯基硼酸(PBA)分别引入热塑性酚醛树脂(NR)中合成硼酸酯改性酚醛树脂,并以硼酸酯改性树脂为基体、玻璃纤维为增强体制备复合材料,研究不同硼改性对复合材料摩擦磨损性能的影响.采用DSC、FTIR和TGA分别对其固化反应过程、固化结构及固化树脂热稳定性进行表征,结果表明BA和PBA改性都可以在固化后的体系中引入硼酸酯结构,从而显著提高酚醛树脂(PR)的热稳定性.硼酸酯改性NR可显著改善树脂的摩擦学性能,其中PBA含量为30 phr时复合材料表现出较好的摩擦学性能,摩擦系数降低至0.16.另外,硼酸酯的引入可以提高树脂与纤维的界面粘合性能.     

掺硼酚醛树脂热解碳的制备及嵌锂性能研究

将热固性酚醛树脂与H3BO3溶解并混合,得到含硼酚醛树脂,经进一步炭化制成掺硼硬碳材料。充放电结果表明,硼的掺杂使锂的嵌／脱容量明显提高,同时1V以下的脱嵌电位降低,且电位平稳性有所改善。XRD分析表明,掺硼后使硬碳的d002明显减小,即碳结构的有序化程度提高。     

镍改性酚醛树脂热解形成石墨烯机理研究

通过配位反应,将镍离子引入酚醛树脂结构中,在惰性气氛保护下制备镍改性酚醛树脂,并将其分别在600、800、1000℃下进行碳化处理。XRD检测结果表明:600℃时热解碳出现明显的C(002)晶面衍射峰;当温度升高(800、1000℃)时,半峰宽增大,峰位左移,峰强度减小。SEM和TEM的检测结果表明,即使在1000℃下,普通酚醛树脂热解碳仍为无定形碳,而温度高于800℃后镍改性酚醛树脂热解碳中生成石墨烯,且升温和增大催化剂用量均有利于石墨烯生成。镍改性酚醛树脂炭化形成石墨烯的过程遵循"溶碳析碳机制"。     

新型抗烧蚀酚醛树脂的研究

采用不同的甲醛（F）／苯酚（P）比和复合碱性催化剂合成了邻对位羟甲基比例（o/p)不同的酚醛树脂。利用该酚醛树脂中邻对位交联程度变化，可以优化炭化过程中苯醌式结构中间体稠环化历程，从而通过适当调整酚醛树脂受烧蚀而发生炭化时的交联密度，使炭化过程稳定，高温下易于石墨化，提高了抗烧蚀性能。F／P比在1.6-1.8时，纯酚醛树脂的炭化率与玻璃纤维／酚醛树脂复合材料的质量烧蚀率变化较小，烧蚀形貌显著改善，是比较理想的配料比。