酚醛树脂耐热改性研究

东南大学硕士学位论文

摘要

摘

要

P酚醛树脂( R )是最早合成并实现工业化生产的合成高分子树脂，并在电器、铸造、机械、电子、航空、肮天、军事、国防得到了广泛的应用。酚醛树脂属于有机高分子合成材料，纯酚醛树脂的耐热极限温度为 2 5 0℃左右，当温度超过3 0 0 1 C时，酚醛树脂将发生热解、炭化，造成结构、性能的巨大变化，对其在高温下安全、稳定的使用产生重大影响。而随着科学技术的发展，酚醛树脂及其复合材料在高速、高压、高温等苛刻工况条件下的应用越来越多，从而对酚醛树脂及其复合材料在高温领域的应用和发展提出了更高的要求。另外酚醛树脂的种类繁多、性能及价格各异，故对酚醛树脂在各温度范围的性能价格比较也提出了一定的要求，但到目前为止，国内外还很少有人提出有关酚醛树脂在不同温度范围的性能价格比评价方法。针对以 上情况，本文研究了热固性酚醛树脂耐热性的部分影响因素，以及通过改性的方式提高酚醛树脂的耐热性能；并从酚醛树脂的耐热性角度出发，首次提出了一种酚醛树脂在不同温度范围的热性能价格比评价方法及模型。

本文通过改变甲醛/苯酚摩尔比和催化剂种类及其用量来合成酚醛树脂并研究其耐热性，发现这些因素对普通酚醛树脂热性能影响不明显；通过在酚醛树脂的分子结构中引入无机翩元素，生成键能较高的 B - 0键，显著提高了酚醛树脂的耐热性能，当甲醛/苯酚摩尔比为1 . 2,硼酸与苯酚摩尔比为0 . 1时合成的硼酚醛树脂热残留率最高，在7 0 0℃时普通酚醛树脂的热残留率为 2 5 . 9%,而硼酚醛树脂最高可达 6 7 . 1%,红外分析表明，酚醛树脂结构中有硼醋键的形成；通过在合成过程中引入纳

米二氧化钦粒子，提高了酚醛树脂的耐热性，纳米二氧化铁明显提高了酚醛树脂在较高温度 4 5 0 - 7 0 0℃的热残留率，可将酚醛树脂在 7 0 0℃的热残留率从 2 5 . 9%提高到 6 0 . 0%,但红外分析表明。纳米二

氧化铁未改变酚醛树脂分子结构；通过把树脂在不同温度的热残留率与树脂成本结合起来，首次提出了树脂热残留质量价格评价模型，并进一步提出了树脂热性能价格比评价模型，很据树脂热性能价格比评价模型，在较高温度 4 0 0 ' C - 7 0 0℃阶段，硼酚醛树脂B 0 . 1的热性能价格比最高。达0 . 0 3 3 0 k g/

元，其次是纳米二氧化钦酚醛树脂 N 1为0 . 0 2 3 2 k g/元，热性能价格比最低的是纳米二氧化钦硼酚醛树脂 N B 3,仅为0 . 0 0 7 3 k g/元：在中低温 1 8 0 ' C - 4 0 0℃阶段，普通酚醛树脂的热性能价格比较高；在纳米二氧化钦酚醛树脂中，纳米二氧化钦酚醛树脂 N 1的热性能价格比最高；在纳米二氧化钦硼酚

醛树脂中，纳米二氧化钦翻酚醛树脂 N B 1的热性能价格比最高；各酚醛树脂中，纳米二氧化钦硼酚醛树脂N B k '的热性能价格比最低。

:酚醛树脂、耐热改性、硼酚醛树脂、纳米T i 0 2、热残留质量价格、热性能价格比

东南人学硕上学位论文

Ab s t r a c t P h e n o i l c e r s i n s ( P R ) a r e t h e p i o n e e r i n d u s t r i a l i z e d a n d s y n t h e t i c a l r e s i n s, w h i c h a r e u s e d i n m a n y f i e l d ss u c h a s f o u n d y r, m a c h i n e, e l e c t r i c i n s t r u m e n t, mi l i t a y r a n d n a t i o n a l d e f e n c e . w h e n h e a t e d u p t o m o r e t h a n

3 0 0 ' C, p h e n o l i c e r s i n s, w h i c h a e r o r g a n i c s y n t h e t i c a l m a t e r i a l s, w i ld e g r a d e a n d p o s s i b l y d e s t r o y t h e s t a b i l i t y o f t h e c o m p o s i t e m a t e r i a l s . T h e e r f o e r, w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f t h e s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y, t h e山 e r m a l s t a b i l i t y o f p h e n o l i c r e s i n s h a s b e c o m e a n i m p o r t a n t p o r b l e m . A d d i t i o n a l y, t h e m e t h o d t o e v a l u a t e t h e r e l a t i o n s h i p b e

t w e e n t h e t h e r m a l s t a b i l i t y a n d t h e c o s t o f t h e p h e n o l i c e r s i n s i s v a c a n t . C o r r e s p o n d i n g l y, s o m e f a c t o r s, i n c l u d i n g m o l a r r a t i o o f p h e n o l t o f o r m a l d e h y d e, t h e k i n d s a n d d o s a g e o fc a t a l y s t, w e r e s t u d i e d f o r t h e i r p o s s i b l y i n l f u e n c e o n t h e t h e r ma l s t a b i l i t y o f t h e r e s i n s . T h e e r s u l t s h o w e d t h e f a c t o r s e x e r t e d n o o b v i o u s i n l f u e n c e o n t h e t h e r m a l s t a b i i l t y o f t h e r e s i n s . Wi t h t h e b o on r - o x y g e n

c o o r d i n a t e l i n k a g e w a s f o u n d b y琅a n a l y s i s, t h e t h e r m a l s t a b i i l yo t f t h e b o o r n - c o n t a i n i n g p h e n o i l c e r s i n s w a s f o u n d m o e r e x c e l e n t t h a n t h a t o f o t h e r p h e n o i l c r e s i n s . N a n o m e t e r M 0 2 - c o n t a i n i n g p h e n o i l c r e s i n sw a s s y n t h e s i z e d a n d s h o w e d e x c e l e n t t h e r ma l s t a b i i l y t . O n e m e t h o d t o e v a l u a t e t h e e r l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e t h e rm a l s t a b i l i t y a n d t h e c o s t o f t h e p h e n o l i c r e s i n s w a s i f r s t l y f o u n d e d .

K e y w o

r d s: P h e n o l i c r e s i n s, Mo d i尔n g f o r h e a t - r e s i s t a n t, B o r o n - c o n t a i n i n g p h e n o i l c e r s i n s, N a n o m e t e r T i 0 2, We i g h t - y i e l d t o c o s t, P e r f o r ma n c e t o c o s t

东南大学学位论文独创性声明

本人 …… 此处隐藏：20627字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……