当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

改性酚醛树脂的研究进展


化工工艺学期中论文

题目:

改性酚醛树脂的研究进展

院 专

系 业

化工学院 化学工程与工艺

改性酚醛树脂的研究进展
[摘 要]本文综述了硼, 纳米氧化铝纤维,木质素,水性聚氨酯/丙烯酸酯,天然植物油和硼 对酚醛树脂的增韧改性,耐热改性,

胶粘改性方面的主要研究,简要介绍了酚醛树脂合成工 艺的改性进展。 并对酚醛树脂基复合材料的研究现状进行了综述, 介绍了酚醛树脂基复合材 料的应用。 [关键词] 酚醛树脂;改性;复合材料;研究进展

一.酚醛树脂的改性
酚醛树脂是人类最早实现工业化的一类合成树脂, 迄今已有近百年的历史。 它是由酚类化 合物和醛类化合物经缩聚合成的,由于其原料价廉易得,制品具有较高的力学强度,电绝缘 性能好,耐热性能良好,难燃等特点,在汽车、电气、电子、钢铁和住宅等相关产业中得到 非常广泛的应用。但是,酚醛树脂也存在着缺点,即酚羟基和亚甲基容易氧化,耐热性、耐 氧化性受到影响,固化后的酚醛树脂的耐冲击性能较差,即韧性差而显脆性。因此提高其韧 性及耐热性一直以来是酚醛树脂改性研究的核心内容和突破口,下面将近年来外酚醛树脂在 增韧和耐热改性方面的主要研究及酚醛树脂合成工艺改性进行了综述。 1.1 聚酰胺改性酚醛树脂 为了改善酚醛泡沫的韧性,采用聚酰胺对酚醛树脂进行了改性,并通过化学发泡法制备 了不同含量聚酰胺改性酚醛泡沫,借助 DSC 曲线、凝胶化时间、弯曲强度、 SEM 照片等表 征方法研究了聚酰胺对酚醛树脂及泡沫性能的影响。 结果表明: 聚酰胺与酚醛树脂发生了共 固化反应;酚醛树脂的反应活性随着聚酰胺含量的增加逐 渐降低;加入的聚酰胺有效的改善 了酚醛泡沫的韧性;酚醛泡沫弯曲强度随着聚酰胺含量的增加呈现先增加后减小的趋势,当 聚酰胺含量为 10wt%时,弯曲强度 达到最大,比未改性的提高了约 81%;酚醛泡沫 SEM 照 片显示少量聚酰胺可以改善泡沫的泡孔结构,当聚酰胺加入量为 10wt%时,酚醛泡沫泡孔 结构最好, 泡孔大小均匀,平均直径约为 400 μ m。

1.2 纳米氧化铝纤维改性酚醛树脂 用纳米材料改性酚醛树脂可同时使其强度、韧性和耐热性得到改善. 氧化铝是摩擦材料 中常用的一种増摩组分, 由于其硬度很高, 所以, 它在摩擦材料中的用量一般较少. 但是, 氧化铝在摩擦材料中的作用却非常重要, 它除起增摩作用外, 还能将摩擦材料表层形成的 碳化膜及时清除, 从而恢复摩擦材料的摩擦性能. 纳米氧化铝纤维不仅具有氧化铝的高硬 度等特性, 还具有纳米材料和纤维材料的特性, 因此, 利用纳米氧化铝纤维改性酚醛树脂,

可同步改善酚醛树脂的韧性和强度, 显著提高摩擦材料的性能. 最新研究实验显示纳米氧化铝纤维可降低酚醛树脂的固化温度和表观活化能. 通过热 重分析(TGA) 对合成树脂的热性能进行了研究, 结果显示, 纳米氧化铝纤维对酚醛树脂热 性能的影响较小. 通过冲击强度测试和断口形貌分析研究了合成树脂的韧性, 结果表明, 纳米氧化铝纤维对酚醛树脂韧性有显著影响; 随着纳米氧化铝纤维含量的增加, 改性树脂 的冲击强度先增大, 后减小, 在含量为11.8%时, 达到最大值, 与纯酚醛树脂相比, 提高了 约91%. 1.3 木质素改性酚醛树脂 木质素改性酚醛树脂是将木质素在甲醇或乙醇溶液中进行酚解反应后,再与苯酚和甲醛 进行缩合反应,经酚解的木质素在制备LPF胶粘剂时对苯酚的替代率可达30%。 研究表明碱木质素的碱活化和羟甲基化有利于提高其化学反应活性, 从而可以用来源于 造纸制浆废液的木质素替代昂贵、有毒的苯酚制备木材用LPF胶粘剂;相对于其他的木质素 活化方法,该工艺具有易于实施的优点. 适量增加碱的添加量,有利于提高所制备的胶粘 剂的粘结强度,将产品中的残留甲醛保持在较低范围.以优化的工艺条件制备的胶粘剂,其 各项性能都高于国家标准的要求.LPF胶的固化温度为140—150℃,而PF胶的固化温度在 150~160℃, 利用木质素改性制备酚醛树脂胶粘剂能有利于克服酚醛树脂胶粘剂成本高、 固 化温度高的缺点.

1.4

线型酚醛树脂增韧改性 线型酚醛树脂是指在酸性催化剂存在下,由过量苯酚与甲醛缩聚制得的一种热塑性酚醛

树脂。 通过加入聚酰胺、 甲阶酚醛增容剂来增韧线形酚醛树脂; 通过重氮偶合或酯化反应生 成阻燃基团, 提高了线形酚醛树脂的阻燃性能; 通过原位互穿网络法使线形酚醛树脂耐热 性和力学性能提高; 与无机纳米粒子和片层共混可以提高线形酚醛树脂玻璃化转变温度和 热稳定性; 结合了线形酚醛树脂和环氧树脂各自优点的环氧酚醛树脂, 经改性后性能得到 进一步提高。 1.5 水性聚氨酯/丙烯酸酯改性酚醛树脂 采用自乳化法制备水性聚氨酯/丙烯酸酯 (PU/PA)分散液, 将此分散液与酚醛树脂共混, 制备出改性酚醛树脂胶粘剂。结果表明,随着丙烯酸酯用量增加,乳液的稳定性变差,在反 应过程中有颗粒状物析出。这是由于丙烯酸酯用量增加,使乳胶粒的体积增大,亲水基团不 能将其有效包裹, 使其稳定性变差。 环氧树脂用量的影响。 随着环氧树脂用量的增加, PU/PA 分散液的稳定性下降。这是由于环氧树脂为多羟基化合物,与异氰酸基反应,能形成支化交 联结构,导致分子质量增加,分散液颗粒较大,稳定性变差。 聚氨酯/丙烯酸酯分散液的加入使酚醛树脂的常温和高温粘接强度显著增加。研究显示随 着PU/PA用量的增加,酚醛树脂的常温和高温剪切强度均增加,但用量达到40%后,则明显下 降。这是由于随着PU/PA复合粒子用量增加,对酚醛树脂增韧改性作用增强, 但是当酚醛树

脂中有过量PU/PA粒子存在时,降低了改性酚醛树脂的内聚强度,导致粘接强度降低。 1.6 天然植物油改性酚醛树脂 天然植物油改性酚醛树脂属于化学改性, 植物油, 通过双键或三键等参与酚醛树脂合成的 反应过程,将柔顺长链引入到刚性酚醛分子链上,起到内增韧的作用,从而有效地改善了酚 醛树脂的脆性, 也改善了产品的耐热性能。 邵美秀等认为桐油与苯酚之间的反应是桐油分子 链中的共轭双键与酚羟基的邻、 对位氢之间的反应, 他们制得的桐油改性酚醛树脂的耐热性、 韧性和粘结性都得到明显的提高。 腰果壳油改性酚醛树脂具有较高的柔韧性、 较好的加工性 能, 摩擦时具有较低的衰退性和耐低温摩耗性因而被广泛应用于摩擦材料。 云智勉等研究了 腰果壳油改性酚醛树脂的UV 光固化研究, 实验结果表明UV 固化膜的物理性能优于传统的热 固化膜。 袁新华等]对亚麻油改性酚醛树脂的研究表明, 在320~600 ℃之间亚麻油改性酚醛 树脂失重53 %,而普通酚醛树脂失重74 %。用亚麻油改性酚醛树脂作基体的摩擦材料的磨损 性能和力学性能测试表明, 改性树脂的粘接性和韧性均得到提高, 材料的摩擦系数大且稳定, 磨损率低,冲击强度大,硬度适中,可用作高性能摩擦材料的基体树脂。松香改性酚醛树脂 是以松香、 烷基酚、 多元醇及甲醛等为主要成分经缩聚得到的高分子量、 低酸价的树脂材料, 现主要用于现代高速印刷油墨,可提高油墨的光泽,增进油墨的流动性和触变性。 1.7 硼酚醛树脂 硼酚醛树脂在酚醛树脂的分子结构中引入了硼元素, 形成了含有硼的三维交联网状结构, 使其具有高氧指数、低毒、低烟和低发热量的高耐燃性的性能。此外还具有耐侯性、耐化学 稳定性、 可黏合性及抗冲击性能等特点, 另外硼树脂还具有优良的防中子辐射的能力和良好 的耐烧蚀性能, 适合于制备层压、模压复合材料、绝缘材料、耐烧蚀和耐磨材料。因此, 在 军工和民用方面都具有广阔的前景。 研究表明, 随着硼含量的增加, 树脂的耐热性能呈递升状,也具有耐中子辐射等高能辐射 的性能而且含硼的酚醛树脂中羟基的氢原子被硼原子取代后, 其亲水性降低, 耐湿性提高。 机械性能。 由于硼与其他原子形成的化学键具有相对大的柔性, 因而, 将硼原子引入到酚醛 树脂的分子结构中, 可使树脂的韧性和机械性能得到较大的提高

二.酚醛树脂基复合材料的应用
人们对酚醛树脂进行了大量改性研究, 开发出一系列高性能酚醛树脂。 这些高性能酚醛树 脂我们通称为酚醛树脂基复合材料。酚醛树脂基复合材料通常以一种或多种酚醛树脂为基 体,以另外一种材料为增强体组合而成。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应, 使酚醛树脂基复合材料的综合性能优于原组成材料从而满足各种不同的要求。

2.1 酚醛树脂基复合材料在摩擦材料中的应用

长期以来,酚醛树脂作为粘结剂广泛应用于摩擦材料。但随着交通运输工具向高速重载 方向发展,对高性能摩擦材料提出了新的要求,如良好的抗热衰退性、热恢复性、足够的摩 擦系数、 较小的磨耗及较低的噪音等。 传统未改性的酚醛树脂材料由于其结构上的酚羟基和 亚甲基容易氧化,耐热性有限;同时脆性大、韧性差,不能满足现代摩擦材料的使用要求。 研究人员采用了各种改性方法来提高树脂的性能,进而达到提高摩擦材料综合性能的目的。 李屹研究了硼—桐油改性酚醛树脂的合成工艺, 对其物化性能进行了试验研究和分析。 研究 表明,硼—桐油改性使酚醛树脂的耐热性得到改善,明显优于未经改性的酚醛树脂;相应的 摩擦材料的柔韧性也得到改善, 同时具有良好的摩擦磨损性能。 该合成工艺能改善酚醛树脂 的耐热性、耐水性以及耐磨性等综合使用性能,能满足多种使用要求。 通过实验研究了树脂基减摩复合材料中树脂、 纤维对减摩材料的机械性能、 摩擦性能的 影响。 在此基础上以实验室自制的改性酚醛树脂为基体, 以混杂纤维及复合润滑组分为增强 材料,研制出一种高强度、低摩擦系数、小磨损量的酚醛树脂基纤维增强减摩复合材料。这 种新型材料能满足减摩材料的一些性能指标, 可望应用于电车滑块、 机车受电弓等多种用途。 曾宪佑等以腰果油改性酚醛树脂、丁腈橡胶粉为主要原料,通过对配方研究和筛选,制得 了磨耗低、抗冲击强度高、硬度和摩擦系数适中、高温下抗热衰退明显的高性能载重汽车制 动器内衬材料。 电子显微镜分析表明, 腰果油改性酚醛树脂和丁腈橡胶粉可改善刹车片中无 机纤维、颗粒的界面结合状况,导致试样的热分解、热衰退和热龟裂现象减少,有效地提高 试样的耐磨性能和机械性能。该生产工艺的优势在于可省去投资大、能耗高的密炼生产工 序,投资少,可降低成本。 2.1 酚醛树脂基复合材料在烧蚀材料中的应用 酚醛树脂制造的烧蚀材料,固化后的主要缺点是性脆、密度稍大,为解决这个问题,前 人作了不少工作: 探讨了硼酚醛树脂& 丁腈胶烧蚀材料体系的烧蚀机理, 并详细研究了硼酚 醛树脂含量对烧蚀材料烧蚀性能、力学性能和加工性能的影响。结果表明,硼酚醛树脂可以 显著提高烧蚀材料的耐烧蚀性能, 同时对材料的拉伸强度和断裂伸长率有相反的影响, 并对 胶料具有延迟硫化作用。该树脂由于本身热分解温度高,高温残碳率大,提高了材料的抗烧 蚀性能, 使得材料的线烧蚀速率和质量烧蚀速率都得到了明显改善。 采用不同的甲醛苯酚比 和复合碱性催化剂合成了邻对位羟甲基比例不同的酚醛树脂。 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,易于石墨化,提高了抗烧蚀性能。该复合 材料烧蚀形貌显著改善,并且配比比较理想,具有很高的使用和参考价值。在研究烧蚀用酚 醛树脂合成时,通过选用新催化剂,改变合成工艺,合成出高成碳率的树脂,以可实际应用 的工艺路线合成的新型酚醛树脂成碳率高于理论探索方面。 高成碳率酚醛树脂的合成为开发质优价廉的高性能烧蚀材料奠定了基础, 给树脂基烧蚀材 料的发展开辟了一个新的方向。 2.2 酚醛树脂基复合材料在涂料中的应用 酚醛树脂涂料是我国主要的出口涂料品种,提高其技术含量、增加附加值、拓宽其应用

范围将会显著地增加我国涂料行业的经济效益。 在硼酸改性酚醛树脂基础上引入豆油和顺丁 烯二酸酐加成产物进行改性, 获得各项性能指标均较好的水溶性酚醛树脂涂料。 该工艺合理 可行,有利于环保,具有良好的发展前景。齐新等通过将硼酚醛树脂和环氧树脂进行混用, 利用硼酚醛树脂优异的耐酸、 碱腐蚀性能以及耐高温性能和环氧树脂可以常温固化成膜的特 点,制备出常温固化的耐高温防腐蚀涂料。该涂料防腐性能优异,耐温性能远远高于一般的 树脂类涂料, 使硼酚醛树脂的优异性能在涂料中得以充分体现。 宣兆龙等研究了环氧树脂防 腐涂料的最新进展情况。 从分子结构方面分析了国内外环氧树脂高性能化的方法与机理, 并 介绍了它们应用于防腐涂料的方法。对结构改性、橡胶改性、树脂改性、无机填料改性等改 性方法与机理进行了系统阐述, 并对各自特点进行了比较。 分析结果认为环氧树脂是防腐涂 料中应用的最主要的树脂,对其进行改性是提高防腐涂料性能的主要手段。 2.3 酚醛树脂基复合材料在磨具中的应用 材料在磨削加工中,常通过有机树脂磨具进行精磨和抛光。有机磨具由于有一定的弹性 变形,具有缓冲磨削力的作用,因而磨削效果好,抛光效果优良,能降低材料表面粗糙度。 酚醛树脂由于具有良好的粘结性、 较高的耐热性和易于应用的工艺性, 因此有机磨具广泛使 用酚醛树脂作为粘合剂。彭进等采用新型超细全硫化粉末丙烯酸酯橡胶增韧改性酚醛树脂, 通过傅里叶红外光谱等研究了改性树脂的界面反应和耐热性。 研究结果表明, 超细丙烯酸酯 橡胶表面存在大量的活性基团, 可以与酚醛树脂发生化学键连接, 因此可以同时提高改性树 脂的耐热性和冲击强度; 力学性能研究表明采用改性树脂制备的树脂磨具的强度和韧性都得 到提高,同时材料的硬度不变。该树脂可广泛应用于精磨和抛光磨具。朱春山等通过丙烯酸 与环氧酚醛树脂开环反应, 制备出能紫外光固化的酚醛树脂结合剂, 用这种紫外光固化的酚 醛树脂制作的涂附磨具试样,不仅固化速度快,而且磨削比是常规热固化试样的1倍多,使 用性能大大提高。该结合剂制得的涂附磨具,不仅使用性能得到很大改善,同时可以节约大 量能源,提高生产效率,有很广泛的应用前景。 一种新型改性PNBR(粉末丁腈橡胶)酚醛树脂的制造技术及在树脂结合剂超硬磨具中的应 用。实验结果表明:PNBR改性酚醛树脂在增韧的同时还显著提高其耐热性。用该改性酚醛树 脂制造成的石材等超硬磨具具有较高的使用速度和磨削效率, 耐用度大幅提高, 加工的工件 有较好的表面光泽度。该树脂结合剂制得的磨具,磨削效率高,耐热性好,在超硬材料中有 着很好的应用。

三.结语
综上所述,国内外对酚醛树脂的增韧改性和耐热改性及酚醛树脂合成工艺开展了大量的 探索研究,已取得一定进展,并扩大了其作为高性能材料的应用。然而提高韧性和提高耐热 性所采取的途径有时是相互矛盾的,二者难以同时提高。因此,研制既能提高韧性,又能提 高耐热性的高性能酚醛树脂一直是人们追求的目标。 随着我国经济的飞速发展, 酚醛树脂基复合材料的开发与应用也取得了一系列成果, 以 上只是简单介绍其在一些行业和领域中的应用。随着我国电子、汽车、航空航天等高端科技 的进步,必然会开发出更多、更好、更实用、更经济的酚醛树脂类系统产品,而发展紧缺的

酚醛树脂产品、开发有利于环保节能降耗的新产品,调整产品结构,必将是酚醛树脂基复合 材料发展的主要方向。

参考文献 [1] 龚艳丽;邓朝晖;伍俏平;杨新国;;高性能改性酚醛树脂的研究进展[J];材料导报; 2013 年 11 期 [2]缪长礼;匡松连;张宗强;王志才;;聚酰胺改性酚醛树脂及泡沫性能[J];宇航材料艺; 2012年02期 [3]江杰军;吴锦京;刘细本;曾国勇;;植物油改性酚醛树脂的工业应用[J];广州化工; 2011年09期 [4]欧阳新平;战磊;陈凯;杨东杰;;木质素改性酚醛树脂胶粘剂[J];华南理工大学学报制备 2011 年 11 月第 11 期 [5] 刘国勤;谢德龙;;酚醛树脂基复合材料的研究进展[J];河南化工;2010年11期 [6] 王道翠;王汝敏;杨莹;胡睿;袁利辉;;硼含量对改性酚醛树脂性能的影响;中国胶粘剂; 2013 年 08 期 [7] 杜郢;周太炎;王哲;任筱芳;蔡晓燕;;环氧改性酚醛树脂的合成与研究;石油化工; 2012 年 05 期 [8] 李永亮;李颖;邹文俊;;彭进酚醛树脂的增韧改性研究进展;河南化工;2012 年 19 期 [9] 贾顺利;刘晓辉;赵颖;张大勇;王刚;李欣;;水性聚氨酯/丙烯酸酯分散液的制备及其对 酚醛树脂的改性;粘接; 2010 年 09 期 [10] 林荣会;王丰元;李淑玉;刘敏杰;;纳米氧化铝纤维改性酚醛树脂及性能;青岛理工大学 学报;2012 年 05 期 [11] 刘洪;薛屺;代维;;表面改性处理对氧化铝/酚醛树脂粘接强度的影响;热固性树脂; 2013 年 03 期


相关文章:
改性酚醛树脂的研究进展
改性酚醛树脂的研究进展_能源/化工_工程科技_专业资料。工艺期中论文化工工艺学期中论文 题目: 改性酚醛树脂的研究进展 院专 系业 化工学院 化学工程与工艺 改性...
酚醛树脂的改性新进展
酚醛树脂的改性新进展摘要:简述了摩擦材料中作为基体材料的酚醛树脂的改性研究,重点讨论了酚醛树脂改性的现状及其研究进展, 并对酚醛树脂的 单一改性和复合改性的...
酚醛树脂的研究进展
酚醛模塑料新产品的开发以及新型改性酚醛树脂的合成以及反应机理方面的研究进展。及酚醛树脂的主要增 韧方法,详细地分析和总结了各种增韧方法的增韧机理。结果表明:...
酚醛树脂的改性研究与进展
酚醛树脂的改性研究进展_教学研究_教育专区。酚醛树脂的改性研究进展 摘要 摘要 酚醛树脂是首个应用于工业化生产的塑料,它具有较高的机械强度、良好的 绝缘性...
酚醛树脂的改性研究
高分子化学——酚醛树脂的改性研究 姓学学 名:李良伟 号:2110912385 院:化学...酚醛塑 料工业的迅速发展,由于其原料多、价格低,良好的机械强度和耐热 性能,...
不同类型木质素用于改性酚醛树脂的研究进展
不同类型木质素用于改性酚醛树脂的研究进展 卜文娟 阮复昌 (华南理工大学化学与化工学院,广州 510640) 摘要:人造板工业用的三大胶,其中一类是酚醛树脂胶,此类胶...
酚醛树脂的研究现状及发展前景
但是在这期间各国学者和企业界仍然对酚醛树 脂进行深入研究,使酚醛树脂在化学合成、产品改性、树脂加工工艺和应用领域都有长足的发展,逐步向高 性能、专用化方向...
酚醛树脂的改性研究
钟亚兰 改性酚醛树脂的研究进展 10.周志军、田晓飞、孙桂花.镍一钨氮化物催化剂的实验研究 11.曾效舒、韩丽芬、刘文 用钨酸钠制备纳米钨粒子的研究 12.樊毅、工...
酚醛树脂的增韧改性研究进展
酚醛树脂的增韧改性研究进展作者 1,作者 2 (河北联合大学,材料科学与工程学院,河北省唐山市 063000)摘要:简要说明论文研究工作的主要内容、研究目的、采用方法和主要...
酚醛树脂改性研究doc
酚醛树脂的改性研究进展 2.1 改善酚醛树脂的耐热性 (1)硼改性酚醛树脂 硼改性酚醛树脂的合成方法主要分为 图 2 硼改性酚醛树脂的水溶液合成法 [2] Fig. ...
更多相关标签:
环氧树脂改性研究进展 | 酚醛树脂 | 酚醛树脂胶 | 酚醛树脂板 | 酚醛树脂生产厂家 | 水溶性酚醛树脂 | 酚醛树脂2130 | 酚醛树脂价格 |