论文部分内容阅读
酚醛树脂价格低廉,合成工艺简单,在电子、涂料、交通运输、航天航空等领域应用广泛,是最早合成并实现工业化生产的高分子树脂。由于酚醛树脂的酚羟基和亚甲基容易被氧化,导致其耐热性和耐氧化性较差,相邻苯环之间仅由亚甲基相连,韧性较差。因此,对酚醛树脂进行改性,提高其耐热性和韧性是近几年关注的重点。为获得高性能酚醛树脂,本文运用不同合成技术,制备硼-腰果酚改性酚醛对脂,兼顾韧性的基础上,重点对耐热性进行了改性。采用单因素实验的方法分别考察了催化剂用量、硼酸用量、醛酚比和腰果酚用量对酚醛树脂综合性能的影响。利用FTIR对改性酚醛树脂结构进行表征,结果表明,水杨醇法制备的硼-腰果酚改性酚醛树脂邻-邻位比更高,硼除了以硼氧键的形式,还以硼氧配位键的形式接枝到改性酚醛树脂结构中。这种结构进一步增加了其耐热性能。热重分析表明,水杨醇法改性硼-腰果酚改性酚醛树脂具有更好的耐热性,随着硼酸用量的增加硼酸酚酯法各TG曲线剧烈热失重峰分别出现在401.8℃C、123.0℃、429.6℃、457.2℃、463.7℃,同时残炭率增加,但硼酸用量大于-定值时,残炭率增加并不明显。水杨醇法各TG曲线表明,随硼酸用量增加,改性酚醛树脂热稳定性先增大后减小,各曲线剧烈热失重峰分别出现在136.6℃、453.7℃、475.1℃、479.5℃、541.1℃。从改性酚醛树脂的XRD图谱可以看出,硼酸用量为0.2 (mol/mol)时,水杨醇法硼酸几乎可以反应完全,硼酸酚酯法仍有一部分硼酸未反应,但在固化时,硼酸会进一步与酚醛树指进行反应。通过非等温差示扫描量热(DSC)分析得出确定了水杨醇法制备的硼-腰果酚改性酚醛树脂凝胶温度约为90℃,固化温度为189℃后处理温度为259℃,采用Kissinger法和Ozawa法求得的固化反应表观活化能E分别67.75 kJ/mol和75.88 kJ/mol,指前因子Kissinger法A=96550.57 s-1,Ozawa法A=209644381.52 s-1。用Crane方程求得反应级数为n为0.95,说明此固化反应是复杂反应。最终得到此酚醛树脂体系的固化反应动力学模型：