有机硅树脂共混改性酚醛塑料的研究

摘要

本文采用有机硅树脂与酚醛树脂熔融共混的方法，通过有机硅树脂在共混树脂中固化并形成互穿网络结构从而提高酚醛塑料的耐热性能，借助热重分析(TG)、热变形温度和动态力学(DMA)等手段，研究了有机硅与酚醛共混树脂的相容性，考察了改性后酚醛塑料的耐热性能、力学性能、流变性能、吸水性能和电性能等一些主要性能.并对改性后酚醛塑料固化体系进行了研究，了解了固化剂含量对改性酚醛塑料的性能影响，采用差示扫描量热分析（DSC）确定固化工艺参数。根据电机换向器主要性能指标的要求，选用耐热增强填料玻璃纤维与改性树脂结合，配置成酚醛模塑料，考察了模塑料的相关性能。最后将改性树脂应用于摩擦材料，通过对材料的磨损率、摩擦系数、及扫描电镜（SEM）图片考察和分析，并与其它类型的酚醛摩擦材料进行性能对比。通过实验主要得出以下结论：
　　 (1)热性能测试结果表明：PF-SI-15％塑料热变形温度达到215℃，提高了近20℃。在350-385℃这个温度区间中，失重仅为2.68％，纯酚醛试样的失重为6.59％。动态力学测试结果表明：有机硅树脂的加入使材料的储能模量降低，通过各组分力学损耗峰的位置、峰高、峰宽以及动态模量的变化，可以看出有机硅树脂与酚醛树脂有着较好的相容性。有机硅树脂的加入对材料的流动性影响不大，通过对力学性能及电性能和吸水性的测试结果表明：有机硅树脂的加入降低了材料的力学性能，电性能有所提高，吸水性增大。
　　 (2)随着固化剂含量的不断增加，复合材料的玻璃化温度和热变形温度也随之升高。当固化剂含量为10％时，复合材料的玻璃化温度224℃；储能模量随着固化剂含量增加而增大，刚性提高，玻璃化温度开始转变的温度升高。tanδ损耗峰向高温区间移动，证明了酚醛塑料的Tg在增大。塑料的冲击强度和弯曲强度都有不同程度的提高。当HMTA含量为12％时，冲击强度达最大值6.69KJ.cm-2，HMTA含量为14％时，弯曲强度达最大值93.9MPa。通过DSC分析了固化剂含量为12％的酚醛塑料的固化工艺参数为：凝胶温度为145℃、固化温度为156℃、后处理温度为173℃。
　　 (3)通过对塑料配方中的的阻燃剂及纤维的不同含量研究表明：阻燃剂量达10％时，材料的阻燃级别达到FV-O级；当材料中玻纤含量为50％时，从室温到200℃时材料的平均线膨胀系数为22.4×10-6，当玻纤含量达最大值60％时冲击强度最大，为6.44kJ/㎡，当玻纤含量为50％时弯曲强度达最大值125MPa；玻璃纤维含量的增加对材料的电性能、吸水性能、密度都影响不大，而且提高了材料的尺寸稳定性。
　　 (4)改性酚醛用于摩擦材料，材料的摩擦系数在高温段降低幅度较小，超过250℃磨损率只增大到0.5228×10-7cm3/Nm，且磨耗波动幅度不大。SEM分析表明，改性材料摩擦表面较为平整，局部有轻微粘着现象，在高温下的摩擦性能稳定。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 酚醛的耐热改性研究进展及有机硅树脂性能介绍

1.2.1 酚醛耐热改性的研究进展概况

1.2.2 有机硅树脂的特点及其应用

1.3. 热塑性酚醛树脂固化机理及固化剂

1.3.1. 固化的意义

1.3.2 热塑性酚醛树脂的固化

1.3.3 新型固化剂改性酚醛树脂

1.4 酚醛电工模塑料及其应用于电机换向器的现状

1.4.1 电工塑料的特点

1.4.2 酚醛电工模塑料

1.4.3 酚醛电工模塑料用于电机换向器现状

1.5 酚醛树脂作粘结剂用于摩擦材料

1.6 本论文研究的目的、意义及主要内容

第二章 有机硅树脂共混改性酚醛塑料的性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原理

2.2.2 实验原料及设备

2.2.3 共混树脂及其复合材料的制备

2.2.4 测试和表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 有机硅树脂改性酚醛塑料的热性能研究

2.3.2 有机硅树脂的含量对酚醛塑料的动态力学性能影响

2.3.3 有机硅树脂的含量对酚醛塑料的流变性能影响

2.3.4 有机硅树脂的含量对酚醛塑料的力学性能影响

2.3.5 有机硅-酚醛塑料的电性能和吸水性能

2.4 本章小结

第三章 改性酚醛塑料的固化及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料及设备

3.2.2 塑料配方及制备工艺

3.2.3 测试和表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 固化剂不同含量对酚醛塑料热性能的影响

3.3.2 固化剂不同含量对酚醛塑料动态力学的影响

3.3.3 DSC分析及固化工艺参数

3.3.4 固化剂不同含量对酚醛塑料力学性能的影响

3.3.5 固化剂不同含量对酚醛塑料电性能、吸水性能和收缩率的影响

3.4 本章小结

第四章 电机换向器模塑料性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料及设备

4.2.2 塑料配方及制备工艺

4.2.3 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 酚醛塑料阻燃性能研究

4.3.2 玻璃纤维增强酚醛模塑料性能研究

4.3.3 具体技术指标对比

4.4 本章小结

第五章 耐热酚醛树脂应用于摩擦材料研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验原料及设备

5.2.2 塑料配方及制备工艺

5.2.3 测试与表征

5.3 结果与讨论

5.3.1 不同酚醛树脂摩擦材料磨损性能研究

5.3.2 磨损面电镜分析（SEM）

5.4 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢