浸渍用锆改性酚醛树脂的制备与表征

采用苯酚、甲醛、八水氧氯化锆、乙酰丙酮等为原料,乙醇为溶剂,在氢氧化钠催化下制备了可溶于乙醇的锆改性酚醛树脂,用于浸渍裂解工艺制备碳化锆改性碳/碳复合材料;采用FT-IR,XPS,TG对所合成树脂的结构、成分、热性能进行了表征,采用XRD对热处理后的物相进行了分析。结果表明:改性树脂中的锆通过Zr-O或Zr-O-C键与苯环相连,锆的质量分数可达15.92%,树脂的最大热解温度约为580℃。随着锆含量的增加,改性树脂的热解温度降低,热解速率加快,850℃时残碳率为60%;不同锆含量改性树脂1500℃热处理后均转化为ZrO2和ZrC,且随着树脂中锆含量的升高,产物中ZrO2的相对含量有升高的趋势。     

改性酚醛树脂制备工艺参数的研究

以苯酚、甲醛为原料,NazCO3为催化剂,利用正硅酸乙酯(TEOS)改性酚醛树脂.讨论了工艺参数对制备改性酚醛树脂的影响.结果表明:增加缩聚反应时间或提高催化剂Na2CO3的质量百分含量,改性酚醛树脂的固含量和残碳率不断提高,其黏度也随着增大;增加TEOS的质量百分含量,改性的酚醛树脂固含量和残碳率的数值先变大后变小,当TEOS的质量百分含量为1.2%时,其固含量和残碳率的数值为最大值;而酚醛树脂的黏度总随着TEOS的质量百分含量的增加而增大.     

碳材料用基体前驱体-沥青的改性研究

对碳材料用基体前驱体-沥青进行了改性研究,以来源丰富、价格低廉的中温煤沥青为原料,苯甲醛为交联剂,在酸性催化剂的作用下合成缩合多环芳烃树脂(COPNA),采用傅立叶红外光谱分析沥青改性机理,通过SEM对改性沥青的显微结构进行分析,并分析改性对沥青的残碳率、软化点、密度和溶解性的影响.结果表明:煤沥青在酸催化剂作用下能与苯甲醛发生阳离子型缩聚反应合成缩合多环芳烃树脂.经过改性的煤沥青不仅含有大量的纤维状或层片状结构,而且具有较低的软化点、优良的热稳定性和较高的残碳率.     

基于酚醛三元聚合体系的固化行为及性能EI北大核心

以环氧豆油(ESO)醚化接枝改性酚醛树脂,而后以剩余酚羟基为酚源在树脂结构中引入苯并口恶嗪环,合成了一种具有优异韧性和热稳定性的环氧大豆油、苯并口恶嗪及酚醛三元共聚树脂(ESO-PA-PF)。采用红外光谱(FT-IR)表征了改性树脂的分子结构,以差示扫描量热法(DSC)对改性树脂的固化行为进行了分析,阐述了各组分对树脂固化行为的影响机理。热重分析法(TG)对热稳定性的分析表明,改性树脂的热稳定性较酚醛树脂及环氧豆油改性酚醛树脂有很大程度提高。共聚改性树脂具有较高的冲击韧性及弯曲强度,用扫描电镜(SEM)观察了改性酚醛树脂样品冲击断面的微观形貌,并对树脂的增韧机理进行了探讨。     

聚（二甲基硅氧烷己二酰二胺）改性线型酚醛树脂

探讨了聚(二甲基硅氧烷己二酰二胺)(PDMSA)增韧线性酚醛树脂的机械性能(弯曲强度、弯曲模量和缺口悬臂梁冲击强度)，热稳定性和阻燃性能。由于PDMSA的软链段能吸收外加于脆性线性酚醛树脂网络结构的负荷，改性的线型酚醛的机械性能随PDMSA含量增加而提高。热失重分析(FGA)结果表明，其热降解温度高于400℃，失重10％的温度随PDMSA含量增加而提高，碳化率随线型酚醛树脂含量增加而增加。用扫描电子显微镜(SEM)观察了改性酚醛树脂的断裂表面的形态，其结果与其机械性能变化一致。改性线型酚醛树脂还具有优良的阻燃性(UL—94V—I级)，氧指数35．0以上。     

有机硅改性酚醛树脂热稳定性的研究

用热失重法研究了有机硅改性酚醛树脂的热稳定性和烧蚀成碳率。结果表明,各种因素的影响程度依次为甲醛补加量,苯酚／甲醛比值及有机硅用量。用动态力学性能分析仪考察了树脂的固化条件。改进后的酚醛树脂在氮气中８２０℃的烧蚀成碳率可超过７０％。     

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%。     

纳米SiO2改性竹纤维/乙烯基树脂复合材料界面相容性

以乙烯基树脂(VE)为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂KH602对纳米SiO₂进行改性处理,并利用改性后纳米SiO₂分别对竹纤维和树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备了BF/VE复合材料。采用FTIR、SEM对改性后纤维和树脂的表面物理化学状态进行表征,结果表明:改性纳米SiO₂成功化学接枝到竹纤维表面且分散到树脂基体中,改性纳米SiO₂在BF1/VE0.5 (用1.0wt%改性纳米SiO₂改性纤维和0.5wt%改性纳米SiO₂改性树脂)复合材料中分散更为均匀;采用力学试验机和SEM对复合材料力学、断口和表面形貌进行分析,考察改性纳米SiO₂的添加量对BF/VE复合材料力学性能、界面性能的影响。结果表明:BF1/VE0.5复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值49.0 MPa、70.6 MPa和150.4 J/m,与未处理的复合材料相比分别提高了18.9%、26.1%、70.7%。此外,还初步探讨了改性纳米SiO₂的界面增强机制。      

基于酚醛三元聚合体系的固化行为及性能

以环氧豆油(ESO)醚化接枝改性酚醛树脂,而后以剩余酚羟基为酚源在树脂结构中引入苯并口恶嗪环,合成了一种具有优异韧性和热稳定性的环氧大豆油、苯并口恶嗪及酚醛三元共聚树脂(ESO-PA-PF)。采用红外光谱(FT-IR)表征了改性树脂的分子结构,以差示扫描量热法(DSC)对改性树脂的固化行为进行了分析,阐述了各组分对树脂固化行为的影响机理。热重分析法(TG)对热稳定性的分析表明,改性树脂的热稳定性较酚醛树脂及环氧豆油改性酚醛树脂有很大程度提高。共聚改性树脂具有较高的冲击韧性及弯曲强度,用扫描电镜(SEM)观察了改性酚醛树脂样品冲击断面的微观形貌,并对树脂的增韧机理进行了探讨。     

聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛树脂的耐热与增韧性能

选用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)对酚醛树脂进行增韧改性,制备了PVB含量不同的改性酚醛树脂,并基于半凝胶状态制备了改性树脂浇铸体。采用扫描电镜观察酚醛树脂浇铸体拉伸断裂截面,发现该方法所制备的浇铸体内部无气泡存在;通过红外光谱对改性前后的酚醛树脂进行结构表征,证实了PVB与酚醛树脂发生了接枝反应;通过差示扫描量热分析和凝胶时间测试确定了改性酚醛树脂的固化工艺;采用热重分析对改性前后酚醛树脂进行热稳定性分析及对比,发现PVB改性酚醛树脂的热稳定性下降;对改性前后酚醛树脂浇铸体进行拉伸、弯曲性能测试,结果表明,PVB的添加量为14%时,增韧效果尤为显著,其拉伸强度为44.46 MPa,断裂伸长率为1.19%,弯曲强度为93.06 MPa,分别较酚醛树脂增加了48.82%,36.50%,135.25%。     

环氧及酚醛树脂共改性氰酸酯的制备与性能表征

用环氧树脂（ER）及酚醛树脂（PR）与硬而脆的氰酸酯（CE）进行共聚改性，从而提高氰酸酯的韧性和弹性。通过凝胶时间曲线和DSC曲线对改性CE的固化过程进行研究。红外光谱分析表明改性CE固化时形成了韧性结构。研究了改性CE的力学性能、热性能、电性能及微观形态，结果表明环氧和酚醛树脂的加入能增加CE韧性，同时保持热稳定性。当CE／ER／PR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113．6MPa、5．2kJ／m^2提高到134．5MPa、16．7kJ／m^2，而耐热性及电性能仅略微下降。     

竹纤维接枝丙烯酸接枝物的制备及其性能研究

分别通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及热重分析仪(TG)研究不同丙烯酸用量、引发剂用量、反应温度及反应时间对竹纤维接枝丙烯酸接枝物的结构、形貌、热性能及接枝率的影响。不同条件下的接枝物接枝率变化明显,以竹纤维和丙烯酸质量比为1∶5、引发剂质量分数为1.0%、反应温度为70℃及反应时间为4h的接枝率最适合,为0.675。FT-IR、XRD及SEM结果表明接枝物已成功制备,曲线特征峰均向右偏移,特征峰宽度变大;衍射峰位置发生明显偏移,衍射峰强度明显降低;改性前竹纤维表面较光滑,改性后的接枝物相互缠绕和渗透,表面变得粗糙,出现许多细小孔洞。TG显示接枝物热稳定性提高了甚至发生交联。     

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.     

碱处理改性竹纤维增韧固井水泥石研究

固井水泥石是脆性材料,井下易脆性破坏而影响油气开采,因此开展了竹纤维增韧水泥石研究。用NaOH溶液对竹纤维表面改性;考察改性竹纤维对水泥石力学性能的影响;用红外分析、热重分析和微观形貌分析竹纤维的亲水性和分散性改善原因;对掺入改性竹纤维前后水泥石进行微观形貌对比,探讨其增韧机理。结果发现,(1)10%NaOH溶液处理24 h后,微观形貌观察(SEM)可知改性后竹纤维表面胶质被除去,极性降低,其亲水性和分散性得到改善;(2)掺入0.5%改性竹纤维后水泥石折压比提高100%,弹性模量降低31%,明显增韧;(3)竹纤维增韧水泥石的机理在于改性后竹纤维与水泥基体粘结强度提高,纤维在水泥石晶体间起"搭桥"作用,纤维与水泥水化物之间紧密粘结起"拉筋"作用。     

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。     

低密度碳空心微球的制备及酚醛树脂空心微球复合材料的性能

以BJO-0930酚醛树脂空心微球为原料,通过酸洗、预氧化、碳化三步工艺,成功制备球形度好、强度高的碳空心微球,并与热固性酚醛树脂复合,热压成型得到轻质酚醛树脂/空心微球复合材料。系统考察了碳化温度、循环酸洗、预氧化等对碳空心微球强度的影响。复合材料的力学性能和隔热性能分别通过压缩性能以及热导率测试进行表征。结果表明:直接碳化得到的碳空心微球破球率高、强度低;通过循环酸洗可以有效去除树脂球的灰分,破球率由28.07%降低至18.03%;进一步预氧化处理可以显著提高碳空心微球的强度,其破球率和等静压破球率分别为10.03%和17.34%;制备得到的酚醛树脂/碳空心微球复合材料具有优异的隔热性能和力学性能,热导率降低至0.115 W·m~(-1)·K~(-1),压缩强度为46.02MPa。     

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"。     

对苯二胺改性酚醛泡沫的性能研究

采用对苯二胺改性酚醛树脂分子结构并对酚醛树脂进行发泡制得性能优异的改性酚醛泡沫。通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、GPC和旋转黏度计对改性酚醛树脂进行表征，结果表示对苯胺已经成功引入酚醛树脂分子结构中，改性树脂分子量提高了25%。对改性酚醛泡沫的吸水率、质量损失率、尺寸稳定性、热重、极限氧指数等进行测试，结果表明：改性泡沫的吸水率最低可达到4.28%;质量损失率最低可达到3.94%;尺寸稳定性明显提高；质量损失5%时的温度、热分解峰值温度和残碳率均有所提高；极限氧指数最高可达41.2。对苯二胺改性酚醛泡沫具有更优异的耐热性和阻燃性。     

聚醚多元醇对酚醛泡沫结构及压缩性能的影响探究

采用不同羟值的聚醚多元醇改性酚醛树脂(PR)发泡材料,通过红外光谱(FT-IR)和动态流变测试研究聚醚多元醇对PR的结构及复合黏度的影响,扫描电镜(SEM)和压缩性能测试研究聚醚多元醇对酚醛泡沫(PF)的泡孔结构及压缩性能的影响。结果表明,聚醚多元醇可与PR形成化学键影响树脂的交联结构,加入聚醚多元醇CHE-204的PR具有较低的复合黏度,有利于产生均一的小泡孔,表现出较优的力学性能。     

含碳耐火材料酚醛树脂结合剂的研究现状与展望

含碳耐火材料不仅热导率较高,具有较好的抗热冲击性能,而且与熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能,因此大量生产并在冶金工业中广泛应用。酚醛树脂因具有与石墨润湿、残碳率高、环境友好、结合强度较高的特点而广泛用作含碳耐火材料结合剂。然而,酚醛树脂热解碳为脆性的非晶结构,不仅在应力作用下易脆性断裂,而且在高温下容易氧化。很多研究致力于酚醛树脂的化学改性。为提高酚醛热解碳的抗氧化性能或力学性能,提高酚醛树脂残碳率,通常添加过渡金属化合物、纳米碳、半导体陶瓷作为催化剂以提高热解碳的有序度,或者在其酚醛树脂热解碳基体中生成具有较高石墨化度的碳纳米管、碳纳米纤维以及Si C纳米线。