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。     

可发性酚醛树脂的合成及性能研究

在正交实验的基础上,通过单因素试验研究了反应时间、反应温度、催化剂CaO含量及甲醛与苯酚的物质的量之比对可发性酚醛树脂合成及性能的影响。结果显示升高反应温度,延长反应时间,增加CaO用量,增大甲醛与苯酚的物质的量之比,都能使树脂的黏度和固含量增大,从而使凝胶时间减少。经优化的酚醛树脂合成的条件为：反应温度80℃,反应时间3．5h,催化剂CaO用量4g,甲醛与苯酚的物质的量之比1．6。同时考察了反应时间对树脂水稀释度及游离甲醛含量的影响,结果表明在反应1h内,游离甲醛含量和水稀释度快速下降,而后趋于平缓。由树脂的红外光谱分析可知,酚醛树脂中含有羟甲基,羟甲基的存在有利于树脂在发泡过程中的固化反应。     

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。     

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。     

木质素改性酚醛树脂微球的制备与工艺研究

利用木质素部分替代苯酚与甲醛反应制备木质素改性酚醛树脂微球,研究木质素的替代量、酚醛物质的量之比、分散剂用量和催化剂用量对产物的影响.结果表明:木质素的加入显著降低了改性酚醛树脂(LPR)微球的粒径,当木质素替代量为40％(质量分数)时,苯酚和甲醛物质的量之比为1:1.3、分散剂的用量为2.5％(质量分数)、催化剂用量...     

耐高温硼改性酚醛树脂的合成及应用

以碳酸钠为催化剂,首先利用苯酚和甲醛水溶液合成水杨醇,水杨醇进一步与硼酸反应生成硼改性PF(酚醛树脂);然后以残炭率为考核指标,采用单因素试验法探讨了催化剂类型、醛酚比、硼酚比和合成水杨醇的反应时间等对硼改性PF性能的影响,并优选出制备硼改性PF的最佳工艺条件。研究结果表明:当合成水杨醇的反应时间为2.0 h、n(苯酚)∶n(甲醛)∶n(硼酸)=1∶(1.7~2.0)∶0.3和以碳酸钠作为催化剂时,硼改性PF的800℃残炭率(65.88%)相对最高,由其制成的异型Si3N4结合SiC材料和捣打料均具有良好的应用性能。     

苯酚处理液体木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备及性能表征

在碱性条件下,液体木质素先经苯酚处理后替代部分苯酚对酚醛树脂进行改性,制备得到液体木质素改性酚醛树脂(LPF)胶粘剂。考察了催化剂用量(苯酚处理木质素时氢氧化钠用量)、苯酚与甲醛(P/F)的物质的量之比、聚合温度、聚合时间对LPF胶粘剂性能的影响。研究结果表明:当催化剂用量3%、n(苯酚)∶n(甲醛)=1∶1.975、聚合温度90℃、聚合时间50 min时,所制备的LPF胶粘剂的干湿胶合强度分别为3.15、1.46 MPa,较未经改性的PF胶粘剂分别提高了17.5%、8.1%,游离苯酚的含量降低至0.62%;LPF胶粘剂的游离甲醛含量为0.22%,固体含量为52.8%,黏度为125 mPa·s。红外分析结果表明,苯酚处理后的木质素可以代替苯酚与甲醛发生反应生成新的物质,该物质有可能与PF胶粘剂发生接枝共聚产生新的醚键桥接,由此也说明在制备LPF胶粘剂过程中木质素发生了化学反应。     

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.     

酶解木质素液化降解制备酚醛树脂用酚类化合物的研究

以草酸为催化剂、苯酚为液化剂对酶解木质素(EHL)进行液化降解,制备可以部分代替苯酚用于合成酚醛树脂(PF)的EHL液化产物。采用凝胶渗透色谱法、傅立叶变换红外光谱法、高效液相色谱法及气相色谱–质谱联用仪研究了液化产物的结构和分子量变化情况,并探讨了EHL与苯酚的物质的量之比、反应温度、反应时间、催化剂用量等对液化产物分子量的影响,最后初步探讨了EHL液化产物在PF合成中的应用情况。结果表明,EHL在液化降解过程中其分子发生化学键的断裂使得分子量减小,同时生成一系列酚类及烷类化合物;EHL及其液化产物与部分苯酚发生反应,降低了游离苯酚的含量;以液化产物分子量为指标,得到了初步优化的液化降解条件:EHL与苯酚的物质的量之比为1∶2,反应温度为135℃,反应时间为2 h,催化剂的用量为苯酚质量的4%,此时制备的液化产物具有较小的分子量,可提供较多的反应活性点;在此优化条件下,当EHL液化产物替代量为苯酚质量的20%时,由其合成的PF的性能与传统热塑性PF相当。     

竹材液化物酚醛树脂胶固化及固化动力学研究

采用非等温差示热量扫描DSC曲线方法探讨了竹材液化物酚醛树脂胶不同物质的量之比时的固化反应过程。在25～300℃温度范围内,运用Kissinger方程对不同的升温速率下竹材液化物酚醛树脂胶的DSC曲线进行了固化动力学研究。结果表明:随着甲醛配比的提高(苯酚与甲醛物质的量之比分别为1:1.3、1:1.6、1:1.8),竹材液化物酚醛胶的固化过程表观活化能逐渐减小,分别为64.60、58.36、57.12 kJ/mol;3种配比的竹材液化物酚醛胶的固化反应模型分别为:da/dt=1.30×10⁵e^-64600/RT(1-a)^0.9054,da/dt=1.37×10⁵e^-58360/RT(1-a)^0.8971和da/dt=1.44×10⁵e^-57120/RT(1-a)^0.8959;随着甲醛配比的提高,利用外推法得出的静态(β=0 K/min)的特征固化温度T_i、T_p和T_f均逐渐降低,结果与竹材液化物酚醛胶固化反应的表观活化能的大小顺序一致。     

淀粉基生物质胶粘剂的固化与性能研究

将淀粉在硫酸作用下水解的产物用于替代甲醛与苯酚进行缩聚反应生成淀粉基酚醛树脂,然后以六次甲基四胺为固化剂进行交联固化。研究了淀粉基酚醛树脂的凝胶时间、固化反应表观活化能、冲击强度、热失重性能与断面形貌,并与甲醛基酚醛树脂性能进行比较。结果表明,淀粉基酚醛树脂的固化反应表观活化能为19.8kJ/mol,冲击强度为741J/m2,600℃质量残留率为40%,具有良好的耐热性能,游离甲醛质量分数仅为0.4%,大大低于常规酚醛树脂的甲醛含量。     

酚醛树脂热降解动力学研究

用热失重非等温法对不同甲醛,苯酚魔鬼洋比的酚树脂进行了热降解动力学研究。结果表明,甲醛,苯酚摩尔比为１．５时,酚醛树旨的热发活化能最高。耐热性最好。     

煤焦油改性酚醛树脂的合成研究

采用正交试验法,探讨了不同物质的量比、反应时间以及催化剂用量对酚醛树脂性能的影响,并借助红外光谱(FTIR)对生成产物的结构进行分析,热重分析法(TCA)对其热稳定性进行表征.通过对改性后树脂的固含量和残炭率的测定分析,得到了合成树脂的优化条件:n甲醛:n苯酚=1.3:1,反应时间100min,NaoH用量为苯酚质量的1.1%.以煤焦油为改性剂时其改性,并对其固舍量、残炭率、水分及游离酚进行测定,结果表明,加入煤焦油后树脂的品质得到了提高.     

Urea formaldehyde resin with low formaldehyde content modified by phenol formaldehyde intermediates and properties of its bamboo particleboards

Phenol formaldehyde reaction solution (PFS) was used to synthesize urea–formaldehyde resins (PFSUF resins) with low formaldehyde content. In addition, the prepared PFSUF resins were used as adhesives to bond bamboo particleboards. Mechanical properties, fracture morphology, water absorption ratio, and dimensional stability of bamboo particleboards have been studied by tensile tests, SEM tests, water absorption analysis, and swelling ratio analysis, respectively. The results demonstrate that the main ingredient of PFS is phenol formaldehyde intermediate 2,4,6‐trimethylolphenate and proper amount of PFS can be used to reduce the formaldehyde content of UF resins effectively. The results also show that bamboo particleboards bonded with PFSUF resins exhibit better mechanical properties, water resistance, and dimensional stability than that bonded with pure UF resin. However, the results of TG and mechanical properties analysis exhibit that alternative curing agents to ammonium chloride should be studied to improve the curing properties of the PFSUF resins with low formaldehyde content. Taken together, this work provides a method of preparing environment‐friendly PFSUF resins with low phenol and low formaldehyde content and the prepared resins have potential application in wood industry. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42280.     

Engineering biomass into formaldehyde‐free phenolic resin for composite materials

The use of formaldehyde to prepare phenol‐formaldehyde (PF) resins is one of the primary challenges for the world‐wide PF industry with respect to both sustainability and human health. This study reports a novel one‐pot synthesis process for phenol‐5‐hydroxymethylfurfural (PHMF) resin as a formaldehyde‐free phenolic resin using phenol and glucose, and the curing of the phenolic resin with a green curing agent organosolv lignin (OL) or Kraft lignin (KL). Evidenced by ¹³C NMR, the curing mechanism involves alkylation reaction between the hydoxyalkyl groups of lignin and the ortho‐ and para‐carbon of PHMF phenolic hydroxyl group. The curing kinetics was studied using differential scanning calorimetry and the kinetic parameters were obtained. The OL/KL cured PHMF resins were tested in terms of thermal stability, and mechanical properties for their applications in fiberglass reinforced composite materials. The results obtained demonstrated that OL/KL can be promising curing agents for the PHMF resins. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 1275–1283, 2015     

腰果酚制备可发性酚醛树脂的合成工艺研究

以苯酚、腰果酚、甲醛为原料,NaOH为催化剂,乙二醇为助剂,合成了可发性酚醛树脂,通过粘度,固含量,韧性测试研究了原料的配比,腰果酚替代苯酚的比例,催化剂用量,反应时间,反应温度及乙二醇用量对合成树脂性能的影响并通过IR,TG分析对树脂结构及耐热性进行了表征。结果表明,适宜的反应条件为:F/P比(甲醛与总酚物质的量比值)1.6,腰果酚替代量20%,催化剂用量1%,反应时间3 h,反应温度80℃,乙二醇质量分数10%～15%。以腰果酚制备的CPF树脂耐热性变化不明显,拉伸强度为22.34 MPa,断裂伸长率3.08%,冲击强度3.56 kJ/m2,较PF树脂有很大提高。     

酚醛树脂固化动力学研究

采用DSC方法探讨了酚醛物质的量比(F/P)为1.3、1.5、1.8的酚醛树脂的固化反应过程。在50~300℃温度范围内以不同升温速率(5、10、15、20℃/min)进行动态固化行为分析。运用Kissinger和Ozawa法进行了动力学研究,得到其固化反应活化能。结果表明:两种方法计算得到活化能的大小顺序是一致的。高物质的量比酚醛树脂在固化过程中具有的活化能比低物质的量比酚醛树脂的要低,这就意味着高物质的量比酚醛树脂固化时需要较少热量。因此,酚醛树脂的F/P物质的量比越高,固化反应的活化能就越低。随升温速率提高,该种树脂的起始固化温度Ti,峰顶固化温度Tp,终了固化温度Tf都有提高,同时固化时间tc缩短。     

酚醛废水预处理工艺优化的试验研究

以某酚醛树脂厂的生产废水为对象，采用尿素－苯酚－甲醛碱性缩合预处理工艺，基于均匀设计和回归分析，建立了多元回归模型，研究了配比、催化剂、反应时间及温度等因素对处理效果的影响，优化了预处理的工艺条件，酚、醛去除率分别可达99．8％、99．2％，出水可满足进一步进行生化处理的要求，并可回收苯酚改性脲醛树脂。同时，还为提高酚醛树脂合成产率提供了有效的优化思路，可从根本上降低树脂厂生产废水中酚、醛的污染程度。     

新型耐烧蚀酚醛树脂

从树脂的固化机理出发,综述了几种经加成、环化、开环聚合等得到的新型结构的高残炭酚醛树脂。其包括酚三嗪树脂、马来酰亚胺基酚醛树脂、酰亚胺酚三嗪树脂、炔基酚醛树脂和苯并嗪树脂。     

常温呈固体的热固性酚醛树脂的合成及表征

以苯酚、37%甲醛水溶液为原料,25%氨水为催化剂,合成了常温呈固态的热固性酚醛树脂。通过软化点,凝胶化时间,羟甲基含量及酚醛树脂固化度测试研究了醛酚比(F/P)、反应温度及反应时间对合成树脂的结构及性能的影响。结果表明:F/P=2.0,反应温度65℃、反应时间4.0 h时合成的树脂固化速度最快,羟甲基含量最高。