纳米SiO_2/酚醛泡沫复合材料的力学性能与形貌结构

以苯酚为溶剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO_2,将其引入到酚醛树脂中,最终制得改性酚醛泡沫。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、电子万能试验机等方法对泡沫材料进行表征。测试结果表明,纳米SiO_2与酚醛树脂成功发生反应形成共价键。扫描电镜显示,硅酯质量分数为5%时,泡沫具有最规整的形貌结构;同时,此添加量下的酚醛泡沫力学性能最优,压缩强度和弯曲强度较纯泡沫提高50%和95%。     

聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫保温板的性能

研究了聚氨酯改性剂改性酚醛泡沫,测试了改性酚醛泡沫的性能,采用热重、红外光谱、扫描电子显微镜分析改性酚醛泡沫的微观结构,最终得到一种保温效果好、力学性能优异的新型酚醛泡沫。改性后酚醛泡沫具有如下特点:保温效果好,导热系数为0.030 W/(m·K);硬度大,表观密度可达40~60 kg/m3;韧性好,弯曲强度达2.1MPa,压缩强度提高16.5%,可达0.134 MPa。     

KH-550修饰纳米SiO_2/有机硅胶黏剂的制备及其性能

采用Stber法制备球形纳米二氧化硅,并用γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)进行原位改性。以甲基硅树脂为基体,改性后SiO_2作为填料制备硅树脂胶黏剂。用红外光谱(FTIR)对改性前后SiO_2进行表征,表明纳米SiO_2表面成功接枝了KH-550。通过TGA、SEM、TEM等手段对改性纳米SiO_2/硅树脂体系进行表征。结果表明,原位改性SiO_2粒径均匀,改性SiO_2对硅树脂增强作用明显,当改性SiO_2含量为0.5%时,增强效果达到最大。5%热失重温度由232.2℃提高到263.5℃,提高了31.3℃。室温拉伸剪切强度由8.6MPa提高至11.3MPa;600℃拉伸剪切强度由5.7MPa提高至8.2MPa。     

氧化石墨改性酚醛泡沫材料的制备及其表征

采用原位聚合法制备了氧化石墨改性酚醛树脂,并以其为主要原料制备酚醛泡沫材料。通过红外光谱仪、万能试验机、热重分析仪、扫描电子显微镜等测试手段对改性酚醛泡沫材料的力学性能、热稳定性以及微观结构进行表征。结果表明,与未改性的酚醛泡沫塑料相比,添加1.0%氧化石墨改性酚醛泡沫材料泡孔尺寸更加均匀,压缩强度比未改性的酚醛泡沫塑料提高65.0%,表面粉化率显著降低,氧化石墨对酚醛泡沫材料的强度、韧性及热稳定性均有显著的提高。     

纳米SiO_2的表面改性及SiO_2/WEPN复合材料的制备与性能研究

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对纳米SiO_2进行表面改性,以酚醛预聚体、环氧氯丙烷(ECH)、二乙醇胺(DEA)等为主要原料并通过预聚体法合成SiO_2/水性酚醛环氧树脂(WEPN),与三乙烯四胺(TETA)固化得到复合涂膜。通过FT-IR、SEM、TEM、TGA、力学性能测试等对产物的结构与性能进行表征。结果表明,APTES对纳米SiO_2改性成功,改性后亲油效果增加,团聚明显改善,APTES的最佳质量分数为40%;纳米SiO_2通过化学键接入WEPN中,分散良好,SiO_2的加入有效提高了WEPN的热稳定性、韧性及耐酸碱性等应用性能。当纳米SiO_2质量分数为2%时,涂膜的综合性能最好,拉伸强度由67.15 MPa增至77.48 MPa,耐冲击性达到50 cm,断裂伸长率由3.55%增至4.32%,水接触角增至115°,涂膜(10%失重)分解温度从298.5℃提高到350.1℃,残留量由19%增至29%。     

生物质单宁对酚醛泡沫力学性能和热稳定性的影响

制备了生物质单宁改性的酚醛泡沫,利用傅里叶变换红外光谱仪对产物进行了表征,测试了不同单宁添加量对酚醛泡沫力学性能的影响。结果表明,含有单宁结构的酚醛泡沫的力学性能有了显著提升。相比于普通酚醛泡沫,改性酚醛泡沫的压缩强度提高79%,冲击强度提高71%,弯曲强度提高30%。热失重分析表明,改性酚醛泡沫的热稳定性有所下降,相同温度下的失重率较酚醛泡沫增加2%~5%,但依然具有较好的热稳定性。     

液体NBR增韧酚醛泡沫研究

研究了液体丁腈橡胶(LNBR)对酚醛泡沫的增韧效果.通过红外光谱、万能试验机、热重分析仪等测试手段对改性后酚醛泡沫特征官能团的存在、力学性能、耐热性能分别进行表征分析.实验结果表明:共聚物存在LN-BR与PF(酚醛树脂) 的结构单元;当改性剂用量为0.6份(占树脂总质量)时,泡沫塑料的压缩强度由原来的0.105 MPa提高到0.336 MPa,证明LNBR对PF泡沫有显著的增韧作用;泡沫在802 ℃时失重44%,说明泡沫经改性后具有良好的耐热性能且未影响其热稳定性.     

短玻璃纤维、K_2Ti_6O_(13)晶须改性酚醛泡沫的性能研究

分别利用K2Ti6O13晶须、短玻璃纤维对酚醛泡沫(PF)进行改性,并制备了不同短玻璃纤维含量的酚醛泡沫,考察了不同改性方法对酚醛泡沫的表观形貌、力学性能和保温性能的影响。表观形貌结果表明,添加4%K2Ti6O13晶须可以显著改变酚醛泡沫的表观形貌,使得泡孔更规则、均匀。力学性能测试表明,短玻璃纤维含量在8%以内,压缩强度和弯曲强度都随着短玻璃纤维含量的增加而增大;短玻璃纤维和短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须可以显著提高酚醛泡沫的压缩强度和弯曲强度,压缩强度和弯曲强度最高分别提高了126%和208%;加入短玻璃纤维稍稍提高了酚醛泡沫的导热系数,降低了酚醛泡沫的保温性能;加入相同量的短玻璃纤维,短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须改性的酚醛泡沫相比于短玻璃纤维改性酚醛泡沫具有更高的压缩强度、弯曲强度和保温性能。     

木质素部分取代苯酚制备酚醛树脂及其泡沫的研究

为改善酚醛泡沫的性能,降低其成本,以改性木质素、多聚甲醛、苯酚为原料合成可发性木质素酚醛树脂,通过发泡制备木质素酚醛泡沫。研究了木质素酚化时间、温度及催化剂量对树脂性能的影响,通过红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)分别对酚化木质素和泡沫的热稳定性进行了分析。木质素的取代量30%时,较佳的酚化条件:酚化时间40 min,温度110℃,催化剂量3%。用酚化木质素制备的木质素酚醛泡沫性能较好,其压缩强度为0.22 MPa,弯曲强度为0.17 MPa,氧指数为38.6%,导热系数为0.029 W/(m·K),属于难燃型高效保温材料。     

改性木质素部分取代苯酚制备酚醛泡沫保温材料的研究

为改善酚醛泡沫性能,降低成本,以改性木质素、苯酚、多聚甲醛为原料合成可发性木质素酚醛树脂,通过发泡制备酚醛泡沫。当改性木质素取代苯酚的30%时,研究了缩合时间、缩合温度、催化剂用量、醛酚比和水量对树脂性能的影响,通过热重分析仪(TGA)和生物显微镜分别对酚醛泡沫的热稳定性和微观结构进行分析。结果表明:树脂合成的较佳条件为缩合时间80 min,缩合温度85℃,催化剂用量4%,醛酚比1.5,水量为25ml,泡沫具有较好的热稳定性和致密的微观结构;其力学性能较好,压缩强度为0.21 MPa,弯曲强度为0.15MPa;导热系数为0.030 W/(m?K),氧指数为38.2%,属于难燃型高效保温材料。     

木质素酚醛模塑料的性能研究

使用自制的木质素酚醛树脂(LPF)与普通酚醛树脂(PF)按一定比例混和, 再与填料及各种助剂炼塑并粉碎成木质素酚醛模塑粉,再压成制品。对制品进行性能测试,LPF占树脂的质量分数为60%时(LPF-60)制品性能很好,其弯曲强度78.0 MPa,冲击强度3.65 kJ/m²,热变形温度174.03℃。SEM分析表明LPF-60的断面比较平整。TG分析表明该模塑粉耐热性能较好,400℃失重8.89%,800℃失重58.16%,1000℃失重93.39%。     

环氧腰果酚/硅氧烷对酚醛树脂及泡沫性能的影响

以环氧腰果酚(ECD)为酚原,替代部分苯酚,同时引入1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚(APTMDS),合成改性酚醛树脂,进而制备改性酚醛泡沫。分析APTMDS添加量一定时,ECD替代苯酚量对改性树脂的结构、游离酚含量、游离醛含量、黏度以及热稳定性的影响,研究ECD替代苯酚量对改性泡沫压缩强度、弯曲强度、易碎性能以及燃烧性能的影响。结果表明,当APTMDS添加量一定时,改性树脂体系的游离酚含量随着ECD的替代量的增加而呈下降趋势,游离醛随着ECD的替代量的增加而呈上升趋势,改性树脂体系的黏度随着ECD的替代量的增加有所上升。改性酚醛泡沫的压缩和弯曲强度有很大程度的提高,当ECD替代量为4%(wt)时,改性泡沫的压缩和弯曲强度最大,分别为0.281和0.363 MPa,与纯酚醛泡沫相比,分别提高了91.16%和62.05%。改性酚醛泡沫粉碎率有所降低,当ECD替代苯酚量为12%时,改性酚醛泡沫的粉碎率最小,19.81%,与纯酚醛泡沫相比,下降了24.13%。改性后的酚醛泡沫的阻燃性能略有下降。     

KH-SiO2/PES/MBMI-EP复合材料的制备与性能

为了提高双马来酰亚胺树脂(MBMI)的综合性能,扩大其应用范围,以双酚A型环氧树脂(EP)为改性剂,4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,聚醚砜(PES)为增韧剂,硅烷偶联剂KH-550改性后的纳米SiO_2作为无机填料,采用原位聚合法制备了KH-SiO_2/PES/MBMI-EP复合材料,并研究了复合材料的微观形貌、力学性能及耐热性能。红外光谱结果显示:改性后的纳米SiO_2在1555cm~(-1)处出现了N-H弯曲振动吸收峰,证明硅烷偶联剂已接枝到SiO_2表面。SEM结果表明:树脂基体加入PES与纳米SiO_2后,形成了一种多相结构,PES与纳米SiO_2可以协同增韧树脂基体,材料由脆性断裂转变为韧性断裂。力学性能测试表明:随着纳米SiO_2含量的增加,其力学性能呈现先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2含量为1.5%时,复合材料的冲击强度及弯曲强度分别达到20.79kJ/m~2和157.23MPa,比树脂基体分别提高了102.2%和53.5%。热失重分析表明:纳米SiO_2的加入有利于提高复合材料的热分解温度,当SiO_2含量为1.5%时,复合材料的热分解温度达到411.3℃,比树脂基体提高了15.8℃。     

表面功能化SiO_2用于含油铸型尼龙的研究

通过甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和十八烷醇(S)对纳米二氧化硅(SiO_2)进行表面功能化制得改性SiO_2(SiO_2-TDIS)。将含有SiO_2-TDIS的油料加入己内酰胺单体,通过阴离子开环聚合制得含SiO_2-TDIS/油铸型(OMC)尼龙复合材料,以提高复合材料的综合性能。通过傅里叶红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和万能试验机等手段对复合材料的结构与性能进行表征。结果表明,SiO_2-TDIS的表面接枝率为17.3%;SiO_2-TDIS/OMC尼龙材料的热稳定性增强,晶型以α型为主,SiO_2-TDIS在油滴中的稳定性增强;当质量分数为0.125%的SiO_2-TDIS加入OMC复合材料时,拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度分别提高17.5%、57.7%和32.4%。SiO_2-TDIS的加入使OMC尼龙拥有较好的力学性能和摩擦性能。     

粗酚酚醛泡沫的制备及其性能研究

以粗酚、苯酚、多聚甲醛为原料合成了可发性粗酚酚醛树脂,发泡制备了粗酚酚醛泡沫。研究了粗酚用量对酚醛泡沫表观密度、吸水率、压缩强度、弯曲强度、阻燃性等性能的影响。并通过生物显微镜观察、TG分析对粗酚酚醛泡沫的结构和耐热性进行了表征。结果表明:粗酚的加入使泡沫的力学性能、泡孔分布均有所提高。其中粗酚质量分数为30%时,泡沫综合性能最佳,此时,压缩强度为0.206 MPa,弯曲断裂力为36 N,吸水率为5.99%,较纯酚醛泡沫有一定程度提高。粗酚酚醛泡沫氧指数大于40%,阻燃性能优异,导热系数0.031 W/(m.K),保温性能良好。     

腰果酚改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料的研究

为降低酚醛泡沫塑料的成本,改善其性能,以焦油粗酚、苯酚、多聚甲醛为原材料,腰果酚为改性剂,合成可发性腰果酚改性焦油粗酚酚醛树脂,发泡制备出腰果酚改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料。研究了腰果酚用量对改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料保温性能、阻燃性能、吸水率、力学性能和耐热稳定性等的影响,并通过傅立叶变换红外光谱仪对合成改性焦油粗酚酚醛树脂进行了表征,通过生物显微镜、热重分析仪对改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料的微观结构和耐热稳定性进行表征。结果表明,腰果酚的加入使改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料的综合性能有较大改善,当腰果酚占混合酚的质量分数为15%时,改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料的综合性能最佳,吸水率为4.51%,压缩强度为0.31 MPa,弯曲强度为0.55 MPa,导热系数为0.036 W/(m·K),极限氧指数为35.2%。改性焦油粗酚酚醛泡沫塑料的保温、阻燃性能和耐热稳定性较好,泡孔致密均匀。     

纳米镁铝层状双氢氧化物/氧化石墨烯杂化物的制备及其在酚醛泡沫中应用研究

采用水热法制备了纳米镁铝层状双氢氧化物/氧化石墨烯(MgAl-LDH/GO)杂化物,研究了MgAl-LDH/GO对酚醛泡沫的泡孔结构、力学性能、掉粉率和阻燃性能的影响。结果表明,随着MgAl-LDH/GO用量的增加,酚醛泡沫的弯曲和压缩强度明显提高,且掉粉率显著降低。当MgAl-LDH/GO用量为0.9(份数)时,制备的酚醛复合泡沫的综合性能最好,泡孔小而结构均匀,弯曲和压缩强度分别提高了29.7%和29.4%,掉粉率降低了44.7%,其氧指数为39%,并达到UL 94 V-0级。     

邻甲酚醛环氧/改性凹凸棒土复合材料的制备

采用硅烷偶联剂KH560对提纯后的凹凸棒土(AT)进行改性,得到有机化凹凸棒土,并对其进行FTIR和TG表征,结果表明,KH560对凹凸棒土起到了良好的修饰改性作用。采用熔融复合法制备了AT质量分数为0～5%的邻甲酚醛环氧/凹凸棒土纳米复合材料(ECN/(KH560-AT)x),对其进行了扫描电镜(SEM)分析、动态力学分析(DMA)和热重分析以及力学性能测试。结果表明,KH560-AT的加入使复合材料断裂由脆性断裂向韧性断裂转变。ECN/KH560-AT复合材料的拉伸强度、冲击强度和Tg可比纯ECN分别高出54.12%、78.95%和37.5℃,KH560-AT的加入明显提高了复合材料的力学性能和耐热性。     

纳米SiO_2改性磺/羧酸混合型水性聚氨酯杂化乳液的制备与研究

用自制的新型纳米SiO_2聚酯二醇分散体,制备了一系列纳米SiO_2改性的磺/羧酸混合型水性聚氨酯(WPU)杂化乳液;以傅里叶红外光谱(FT-IR)、粒径分析仪、电子拉力机、热重分析仪等仪器分析进行表征。研究发现,随着纳米SiO_2分散体含量的增加,乳液由乳白变为浑浊,涂膜的硬度增加,吸水率明显降低;当纳米SiO_2质量占预聚体总量的2%时,涂膜铅笔硬度达到了H,吸水率降低至7.9%,拉伸强度达到20 MPa;硬段的分解温度达到330℃,软段的分解温度为400℃,涂膜热稳定性相对较好。     

芳烷基醚改性可发性酚醛树脂的制备及性能

以对苯二甲基二甲醚和苯酚为原料在催化剂的作用下发生取代反应,生成带有两个酚环的芳烷基醚化合物,再使其与多聚甲醛发生加成反应生成芳烷基醚改性的热固性酚醛树脂,经过发泡固化得到改性酚醛泡沫。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对改性树脂结构进行了表征。结果表明:对苯二甲基二甲醚已成功改性酚醛树脂的分子结构,在树脂分子结构中引入大量苯环。通过对改性泡沫的吸水率、强度和耐热性能进行测试和表征,结果表明:对苯二甲基二甲醚改性的酚醛泡沫吸水率最低可至5.0%;压缩强度、冲击强度和弯曲强度与未改性酚醛泡沫相比均有明显提高;泡沫极限氧指数高达39.1%,耐热性能大幅度提高。