硼-腰果酚改性酚醛树脂的制备及其性能研究

摘要

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-腰果酚改性酚醛树脂，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℃、423.0℃、429.6℃、457.2℃、463.7℃，同时残炭率增加，但硼酸用量大于一定值时，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436.6℃、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脂进行反应。
　　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：da/dt=1.05×1088exp-71815/RT(1-a)0.95。

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第1章 绪论

1.1 酚醛树脂简介

1.2 酚醛树脂的研究进展

1.3 论文研究的目的和内容

第2章 实验部分

2.1 引言

2.2 实验原料及仪器

2.3 实验装置

2.4 相关测试与表征

第3章 硼酸酚酯法制备硼-腰果酚改性酚醛树脂及其性能表征

3.1 引言

3.2 硼酸酯法制备硼-腰果酚改性酚醛树脂

3.3 结构表征及性能测试

3.4 本章小结

第4章 水杨醇法制备硼-腰果酚改性酚醛树脂及其性能表征

4.1 引言

4.2 水杨醇法制备硼-腰果酚改性酚醛树脂

4.3 结构表征及性能测试

4.4 本章小结

第5章 硼-腰果酚改性酚醛树脂固化动力学研究

5.1 引言

5.2 硼-腰果酚改性酚醛树脂固化过程分析

5.3 硼-腰果酚改性酚醛树脂固化动力学

5.4 硼-腰果酚改性酚醛树脂固化工艺的确定

5.5 本章小结

第6章 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文