丙二酸二乙酯改性酚醛树脂胶粘剂的制备与性能研究

以甲醛和苯酚为主要原料、丙二酸二乙酯为改性剂,制备碱催化水溶性酚醛树脂(PF)胶粘剂;采用DMA(动态力学分析)法、DSC(差示扫描量热)法、FT-IR(红外光谱)法和TGA(热失重分析)法等对改性PF的性能进行了表征。结果表明:适量改性剂的引入,能有效提高改性PF胶粘剂的韧性,但其固化温度和胶合板的胶接强度下降;当w(改性剂)=0.015%(相对于苯酚质量而言)时,改性体系的固化温度下降了4℃,相应胶合板的胶接强度(>0.80 MPa)仍满足GB/T 9846—2004标准中I类胶合板的指标要求。     

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。     

中温固化高邻位酚醛树脂胶粘剂制备与性能研究

以Ba(OH)2/NaOH为复合催化剂,采用两步加入甲醛法合成了高邻位PF(酚醛树脂)胶粘剂;然后以间苯二酚为改性剂,比较了不同n(甲醛)∶n(苯酚)配比、催化剂用量和反应时间等对PF胶粘剂性能的影响。结果表明:当反应时间为2.0 h、n(甲醛)∶n(苯酚)=1.7∶1.0,w(NaOH)=2.0%、w(Ba(OH)2)=3.0%和w(间苯二酚)=10.0%(均相对于苯酚质量而言)时,所得产物的性能相对较优;催化剂Ba(OH)2的引入,能有效提高邻位羟甲基含量、降低固化温度和加快固化速率;间苯二酚的引入,可有效加快PF胶粘剂的固化反应。     

BMI改性酚醛树脂模塑料的制备与性能研究

采用一步法合成了BMI(双马来酰亚胺)改性PF(酚醛树脂),通过FT-IR(红外光谱)法、1H-NMR(核磁共振氢谱)法、凝胶时间和DSC(差示扫描量热)法等分析了改性树脂的结构和固化温度,并分别以HMTA(六次甲基四胺)和PO(过氧化物)作为固化剂对不同BMI含量的改性PF模塑料进行了性能对比。结果表明:BMI改性PF在较高温度时才能固化,固化剂种类和BMI含量对改性PF模塑料的性能影响较大;以PO作为固化剂和引发剂时,相应模塑料的综合性能相对更好。     

改性热塑性酚醛树脂的制备及残炭率的影响因素

在苯酚和甲醛原料中加入一定量的SiO2粉体改性剂,可成功制备出改性热塑性PF(酚醛树脂)。以热塑性PF的残炭率为考核指标,采用单因素试验法优选出制备硅改性PF的最优方案。结果表明,当m(苯酚)∶m(甲醛)=(1.30～1.36)∶1时,硅改性PF的残炭率较高且变化不大;当w(SiO2粉体)=0.9%、反应温度为90℃和反应时间为3 h时,改性热塑性PF的残炭率相对较高;此时,Si元素已均匀分布在PF基体树脂上,掺杂的SiO2有助于提高热塑性PF的耐热性能。     

聚苯醚改性高固含量热塑性PF的制备与性能研究

合成了高固含量(>85%)的线性PF(酚醛树脂)和聚苯醚(PPO)改性高固含量线性PF。采用红外光谱(FT-IR)法、差示扫描量热(DSC)法和热重分析(TGA)法等,分析了PPO改性前后线性PF的结构、固化反应和热降解过程,并对两者的玻璃纤维增强复合材料的力学性能进行了研究。结果表明:PPO的引入,既增强了PF的固化反应活性,又提高了PF的耐热性能;PPO改性线性PF基玻璃纤维增强复合材料的力学性能得到了有效提升,其拉伸强度、剪切强度和弯曲强度分别提高了17.8%、73.0%和21.4%。     

丙二酸二乙酯与邻苯二甲酸二烯丙酯复合改性酚醛树脂

以甲醛和苯酚为原料、有机酯[由丙二酸二乙酯和DAP(邻苯二甲酸二烯丙酯)组成]为改性剂,制备碱性PF(酚醛树脂);然后采用DMA(动态热机械分析)法、DSC(差示扫描量热)法、FT-IR(红外光谱)法和TGA(热失重分析)法等对改性PF的固化机制、反应动力学等进行了表征和分析。研究结果表明:随着有机酯用量的不断增加,改性PF的储能模量、损耗模量和损耗因子(tanδ)无明显的规律性,固化温度随之下降;有机酯可促进改性PF的凝胶固化,并且是通过快速促进PF分子的活性中间体亚甲基醌来实现的。有机酯用量虽对改性PF的耐热性影响不大,但相应胶合板的胶接强度有所降低;当m(有机酯)=12 g、m(丙二酸二乙酯)∶m(DAP)=1∶1时,改性PF的综合性能相对最好。     

改性纳米结晶纤维素/酚醛树脂复合材料的弯曲强度研究

以MPS(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)作为NCC(纳米结晶纤维素)颗粒的表面处理剂、MPS改性NCC作为增强填料和PF(酚醛树脂)作为基体,制备了改性NCC/PF复合材料,并对其结构和弯曲强度进行了表征。研究结果表明:当φ(MPS)=8.0%(相对于MPS-乙醇溶液的体积而言)时,PF基体的左、右侧接触角分别降低了19.2%、19.0%;当w(MPS改性NCC)=0.5%~1.0%(相对于PF基体质量而言)时,改性NCC在PF基体中分散良好,改性NCC/PF复合材料的结晶结构中位于22.1°、32.5°处的特征衍射峰显著增强;与对照样相比,1.5%MPS改性NCC可使PF复合材料的弯曲强度(达到98.6 MPa)提高15.7%。     

无卤阻燃PF/EP/GF布复合材料的固化性能和阻燃性能

采用环氧树脂(EP)作固化剂,2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP30)作固化促进剂改善酚醛树脂(PF)的固化性能,以氢氧化铝和有机磷阻燃剂协同改性其阻燃性能,将其涂覆于玻璃纤维(GF)布上,压制成无卤阻燃PF/EP/GF布复合材料.用傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪和差示扫描量热(DSC)仪对无卤阻燃PF/EP/GF布复合材料的固化反应机理、固化反应动力学进行了分析研究,并测试了该复合材料的阻燃性能.结果表明,无卤阻燃PF/EP/GF布复合材料的固化反应表观活化能Ea=75.7 kJ/mol、反应级数n=0.91,起始固化温度、固化峰顶温度、固化终止温度分别为108.6、133.2、152.9℃;当氢氧化铝质量分数为14%、DMP30质量分数为1%、有机磷阻燃剂质量分数为4.8%时,无卤阻燃PF/EP/GF布复合材料的固化性能、阻燃性能均达到较佳状态.     

硼含量对改性酚醛树脂性能的影响

以硼酸作为高羟甲基低游离酚PF(酚醛树脂)的改性剂,制备相应的BPF(硼改性酚醛树脂)及其模塑料。采用红外光谱(FT-IR)法对BPF的结构进行了表征,并对其凝胶化时间、固化工艺条件、热性能和模塑料的性能等进行了探讨。研究结果表明:当w(B)=9%时,BPF及其模塑料的综合性能相对最好,其固化工艺为160℃/20 min,后处理工艺为"140℃/1 h→160℃/1 h→180℃/2 h";与纯PF模塑料相比,BPF模塑料的马丁耐热温度(196℃)提高了42℃、弯曲强度(111.8 MPa)提高了21.9 MPa且冲击强度(18.50 kJ/m2)也有所提高。     

SiO_2杂化环保型酚醛树脂的研究与制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,成功制备了玻璃纤维增强型改性PF(酚醛树脂)基复合材料的基体树脂——环保型纳米SiO2/PF。研究结果表明:当w(TEOS)=10%时,PF/SiO2复合材料的综合性能相对最好,其拉伸强度(758 MPa)、弯曲强度(945 MPa)和冲击强度(261 kJ/m2)分别比未改性体系提高了144%、53%和30%;改性PF体系的最大失重速率温度比纯PF体系提高了40～50℃,其热分解第二阶段的活化能由134.41 kJ/mol升至240.72 kJ/mol;玻璃纤维增强型PF/SiO2复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别比纯PF体系降低了22.5%和8.4%。     

有机硅改性酚醛树脂胶粘剂压制稻秸杆人造板的研究

采用有机硅改性酚醛树脂(PF)胶粘剂压制稻秸秆人造板。经大量预试验后,采用正交试验法优选出制备稻秸秆人造板的最佳工艺参数。结果表明:当PF合成过程中温度(第二次增长黏度时)为80℃、w(有机硅)=5%和有机硅在第一次增长黏度之前加入时,由有机硅改性PF胶粘剂压制的稻秸秆人造板,其各项力学性能均满足GB/T 4 897.3-2003标准要求,甲醛释放量均低于0.5 mg/(100 g)。     

中温固化单组分EP结构胶的研究

利用超细微双氰胺固化剂与自制脲促进剂制成了单组分环氧树脂(EP)结构胶。研究结果表明:当w(促进剂)=1%、w(固化剂)=6%时,该EP结构胶可中温固化(125℃固化1 h),其室温储存期超过180 d;该EP结构胶经质量分数为20%的聚酰胺酰亚胺(PAI)增韧后,其T型剥离强度(1.30 kN/m)提高了8倍左右,25、150℃时的拉伸剪切强度为36.8、6.7 MPa,热分解温度大于300℃,说明其具有一定的耐温性能。     

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.     

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。     

PF/PDMS-OH流变性能对其泡沫材料泡孔结构的影响

分别将质量分数为10%,15%和20%的端羟基聚硅氧烷(PDMS–OH)通过机械共混的方法改性酚醛树脂(PF),进而采用化学发泡的方法制备PF/PDMS–OH泡沫复合材料。采用旋转式流变仪表征共混体系的稳态及动态流变性能,研究黏弹性对树脂发泡过程的影响。傅立叶变换红外光谱表征PDMS–OH与树脂在固化过程中的化学反应。扫描电镜表征不同共混体系下泡孔的结构与形态。结果表明,加入15%PDMS–OH的共混体系具有最利于发泡成型的黏弹性,且可与PF形成化学交联作用,对PF泡沫的泡孔形态影响显著。同时红外表征显示,PDMS–OH与PF在固化过程中发生化学交联,这种互穿交联网状结构为PF及泡沫提供了更多稳定的柔性链段。     

聚苯基甲氧基硅氧烷改性环氧树脂的阻燃性能研究

采用氧指数(LOI),UL-94,热失重(TGA)等手段考察了聚苯基甲氧基硅氧烷(PPMS)改性对环氧树脂(E-20)固化体系阻燃性能的影响.相比未改性环氧体系,当m(E-20)∶m(PPMS)=73∶时,改性环氧体系的LOI由纯E-20环氧树脂的17.5%上升到21.5%;水平火蔓延速率由36.23 mm/min降低到26.60 mm/min;质量损失为5%时的热分解温度由134.7℃上升到163.0℃,750℃时残炭量由0.21%增加到25.79%.此外,还通过红外光谱对燃烧后的残炭结构进行了分析,探讨了相关阻燃机理.     

双马来酰亚胺改性苯并噁嗪树脂的力学性能及摩擦性能

苯并噁嗪(BOZ)树脂作为一种新型的热固性PF(酚醛树脂),具有诸多优异性能,但其韧性和耐磨性较差。以AE-BMI(含烯丙基醚的双马来酰亚胺预聚体)为改性剂制备AE-BMI/BOZ改性树脂,并对其力学性能和摩擦性能进行了研究。结果表明:适量的AE-BMI对BOZ树脂具有明显的增韧增强作用,并且其耐磨性也明显提高;当w(AE-BMI)=15%时,AE-BMI/BOZ改性体系的弯曲强度(125.53 MPa)和冲击强度(11.57 kJ/m2)分别比纯BOZ体系提高了57%和60%,并且其摩擦因数(0.27)和磨损率[18.50×10-6mm3/(N.m)]分别比纯BOZ体系降低了15.6%和50.6%。