论文部分内容阅读
就三大热固性树脂而言,酚醛树脂具有价格便宜、耐热、耐燃、低烟和低毒等特点,应用面广,发展历史悠久,但是酚醛树脂也存在固化有副产物产生、脆性大等缺点。环氧树脂是三大热固性树脂中应用量最大的树脂,具有收缩率小、粘接性和力学性能优良等特点,但是不具有阻燃性。采用环氧树脂作为改性剂,改性后的环氧酚醛树脂不仅具有环氧树脂优良的韧性,同时具有酚醛树脂优良的阻燃性,可以广泛应用在建筑材料、管道保温材料和交通运输工具等。本工作通过从物理法和化学法两种方法改性酚醛树脂,以期将环氧酚醛树脂应用于拉挤成型工艺,满足副产物少、固化快和收缩率小等快速拉挤成型工艺的要求,主要工作内容如下:(1)通过物理共混的方法,采用不同配比的双酚A型环氧树脂改性酚醛树脂,研究不同配比对环氧-酚醛树脂的凝胶时间、粘度、力学性能、阻燃性和耐热性的影响,得到环氧树脂与酚醛树脂的最佳共混配比为酚醛树脂与5wt%环氧树脂混合,该体系150℃下凝胶时间121s,30℃粘度7760m Pa·s,树脂浇铸体的弯曲强度83.3MPa,冲击强度6.9k J/m2,负载热变形温度148.5℃,氧指数35%,固化表观活化能94.2k J/mol。改性后的环氧酚醛树脂具有凝胶时间短、低粘度、良好的力学性能、耐热性和阻燃性等特点,以期能够适用于快速成型的拉挤成型工艺。5%环氧-酚醛树脂第一阶段的失重速率为27.56%,第二阶段的失重速率为30.12%;(2)通过非等温法计算得5%环氧-酚醛树脂共混体系的固化动力学方程为6 0.925d?/dt?5.33?10 exp(-94.2/RT)(1-?),表观活化能为Ea=94.2k J/mol,反应级数为0.925,指前因子为A=5.33×106s-1;30%环氧-酚醛树脂共混体系的固化动力学方程为7 0.928d?/dt?2.73?10 exp(-99.9/RT)(1-?),表观活化能为Ea=99.9k J/mol,反应级数为0.928,指前因子为A=2.73×107s-1;(3)通过化学改性的方法,讨论了反应温度、反应时间以及反应配比对环氧值的影响,得出环氧化阶段合成3-苯氧基-1,2-环氧丙烷的最佳合成工艺条件。最佳合成工艺条件为:以苯酚、环氧丙烷为原料,氢氧化钾为催化剂,反应摩尔配比1:1.6,醚化反应温度75℃,醚化反应时间3h,闭环反应温度85℃,闭环反应时间2h,所得产物3-苯氧基-1,2-环氧丙烷环氧值为0.7mol/100g;以对3-苯氧基-1,2-环氧丙烷、苯酚和甲醛为原料,氨水为催化剂,苯酚与甲醛摩尔配比1:1.1,3-苯氧基-1,2环氧丙烷与苯酚摩尔配比0.6:1,催化剂含量2%,反应温度90℃,所得产物环氧-酚醛树脂的弯曲强度为42.8MPa。