碳纳米管改性PF树脂性能研究

摘要

由于PF树脂具有较好地耐候、耐水、耐温性能和粘合强度高等优异的特点，在木材行业的地板生产，家具板生产，防火板，以及涂料、摩擦材料、绝缘材料、模塑料等方面得到广泛的应用。本课题合成的碳纳米管改性PF树脂是一种强度高、耐水性好、固化温度低（120℃左右）。碳纳米管改性PF树脂既兼顾了PF树脂原来的优点:强度高，耐水性，耐温性等优点，又加入了碳纳米管的更高的耐高温，高强度，表现出来的高强度等，对于木材制品无污染，易加工，成本适中，碳纳米管改性PF的生产具有广阔的前景。　　 本研究通过对碳纳米管改性PF树脂合成与性能研究得出如下结论:　　 (1)通过对碳纳米管改性PF树脂胶黏剂和纯PF树脂胶黏剂固化前后进行傅立叶红外光谱分析，得出树脂与COOH化碳纳米管发生了酯化反应;　　 (2)通过对改性PF树脂的差示热量扫描DSC曲线分析MPF树脂的固化行为和固化动力学研究。结果得出:　　 ①.采用T-β外推法得到碳纳米管改性PF树脂的峰始温度(Ti)为106.4℃、峰顶温度(Tp)为118.2℃和峰终温度(Tf)为157.6℃。碳纳米管改性PF树脂是一种中温固化胶，在120℃左右固化。　　 ②.非等温DSC法研究结果表明:碳纳米管改性PF树脂的固化体系的表观活化能为111.094kJ/mol、频率因子为9.56×10-5s-1和反应级数为0.965，并且固化反应动力学方程为dα(t)/dt=9.56×105(1-α)0.965exp(-111.094/RTp)。　　 (3)利用锥形量热仪研究了改性PF树脂竹丝成形材(BSFM)的燃烧性能，结果如下。　　 ①根据方程计算的燃烧反应表观活化Ea=27.49KJ.mol-1，纯PF树脂BSFM的表观活化能Ea=12.89KJ.mol-1，可以看出碳纳米管改性后的PF树脂的BSFM是纯PF树脂BSFM的表观活化能的2倍多。　　 ②.燃烧动力学推导的结果和不同BSFM的各项阻燃性能的对比得出的结果是一致的。碳纳米管改性后的PF树脂的BSFM的阻燃性能≥纯PF树脂的BSFM的阻燃性能。　　 (4)通过不同含量的碳纳米管改性PF树脂和不同改性基团改性PF树脂的竹丝成形材的力学性能以及不同热压温度下的三层杨木胶合板的胶合强度，分析其结果如下:　　 ①从不同的含量(0％，0.5％，1％，2％，3％，4％)碳纳米管改性PF树脂竹丝重组板的力学性能可以看出:静曲强度，弹性模量，内结合强度，水煮膨胀率，胶合强度都随着碳纳米管含量的增大而增大。　　 ②从不同改性基团(COOH，OH)的碳纳米管竹丝重组板的力学性能看出:COOH化改性基团对板的力学性能的影响要大于OH化基团的影响。COOH化的碳纳米管改性PF树脂≥OH的碳纳米管改性PF树脂≥无改性基团的PF树脂≥纯的PF树脂　　 ③从三层杨木胶合板的胶合性能:碳纳米管改性后的PF树脂在120℃以后就表现出较高的胶合强度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 论文研究的背景，目的和意义

1.2 PF树脂改性研究现状

1.3 纳米材料发展历史

1.4 纳米改性PF树脂的原理

1.5 目前碳纳米管的开发状况：

1.6 课题研究的主要内容：

1.7 课题的创新点

2 碳纳米管改性PF树脂胶固化机理分析

2.1 实验材料

2.2 实验仪器

2.3 树脂合成

2.4 实验结果分析与讨论

2.4.1 各种水溶性碳纳米管和树脂溶解度对比分析

2.4.2 TG曲线的分析

2.4.3 COOH基化碳纳米管改性PF树脂的红外分析

2.5 小结

3 碳纳米管改性PF树脂胶固化动力学研究

3.1 实验部分

3.1.1 原材料

3.1.2 实验仪器

3.1.3 实验制备

3.1.4 非等温DSC测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 改性PF的非等温DSC固化过程分析

3.3 碳纳米管改性PF的固化反应动力学研究

3.3.1 Kissinger和Ozawa法计算体系Ea和A

3.3.2 Crane法计算反应级数

3.4 小结

4 碳纳米管改性PF树脂竹丝板燃烧动力学和燃烧性能研究

4.1 实验部分

4.1.1 材料制备

4.1.2 主要实验仪器

4.1.3 实验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 竹丝成形材燃烧动反应动力学的研究

4.2.2 不同含量的COOH化碳纳米管改性PF树脂的BSFM的燃烧性能的对比

4.2.3 2种不同碳纳米管改性PF树脂的BSFM的燃烧性能对比

4.3 小结

5 碳纳米管改性PF树脂的胶合性能研究

5.1 材料与方法

5.1.1 材料的制备

5.2 试件制备

5.2.1 竹丝重组板力学性能测试试件的制备

5.2.2 不同热压温度的COOH化碳纳米管改性PF树脂三层胶合板力学性能测试试件的制备

5.2.3 试验方法

5.2.4 试验设备

5.3 结果与讨论

5.3.1 不同含量的COOH化碳纳米管改性PF树脂胶的BSFM的力学性能分析

5.3.2 3种改性基团的碳纳米管改性PF树脂的BSFM的力学性能分析

5.3.3 不同热压温度的碳纳米管改性PF树脂三层胶合板胶合强度分析

5.4 小结

6 结论

参考文献

感谢