耐热增韧型硼酸/热解油共改性酚醛树脂合成工艺

摘要

[目的]采用硼酸和热解油对酚醛(PF)树脂进行共改性,研发一种地采暖地板用耐热增韧型改性酚醛(BBPF)树脂,以满足地采暖地板长期处于相对高温和潮湿的环境对胶黏剂的特殊要求.[方法]以树脂固体含量、残碳率、拉伸强度和胶合强度为考察指标,以热解油替代苯酚比例、硼酸添加量(占苯酚质量百分比)和氢氧化钠/苯酚(NaOH/P)摩尔比为考察因素,采用正交试验方法,优化BBPF树脂合成工艺.[结果]1)正交试验极差分析表明,BBPF树脂固体含量、拉伸强度和胶合强度的影响因素主次顺序均为热解油替代苯酚比例、硼酸添加量、NaOH/P摩尔比;BBPF树脂残碳率的影响因素主次顺序为热解油替代苯酚比例、NaOH/P摩尔比、硼酸添加量.2)随热解油替代苯酚比例提高,BBPF树脂固体含量、残碳率和胶合强度均呈下降趋势,拉伸强度呈上升趋势;随硼酸添加量增大,BBPF树脂同体含量、残碳率、拉伸强度和胶合强度均先增大后减小;随NaOH/P摩尔比增大,BBPF树脂固体含量、残碳率和胶合强度均先升高后降低,拉伸强度升高.3)BBPF树脂的优化合成工艺为热解油替代苯酚比例20％、硼酸添加量4％、NaOH/P摩尔比0.5,此工艺下合成的BBPF树脂残碳率在800℃下高达58.10％,其胶膜拉伸强度为3.15 MPa,断裂伸长率为15.7％,胶合强度为1.12 MPa.4)热重分析表明,在0 ～800℃范围内,树脂质量损失分为4个阶段:第1阶段为30 ～350℃,树脂中残余水分蒸发,同时伴有树脂后固化,未参与固化的羟甲基被氧化脱除,醚键裂解转化为亚甲基键,甲醛释放,BBPF树脂失重速率极值向高温区移动;第2阶段为350 ～450℃,树脂中亚甲基键断裂分解,质量损失量较少;第3阶段为450 ～600℃,酚羟基脱水环化,树脂明显分解,BBPF树脂最大失重速率的温度高于PF树脂和热解油酚醛(BOPF)树脂,低于硼酚醛(BPF)树脂;第4阶段为600 ～800℃,BBPF树脂在800℃的残碳率高于PF树脂与BOPF树脂,低于BPF树脂.傅里叶变换红外光谱分析显示,BBPF树脂与BOPF树脂的红外光谱在3 420 cm-处的羟基O—H峰强度略低于PF树脂,且峰变窄;在1 384 cm-存在B—O键吸收峰,2 924 cm-1处的CH2特征峰、1 047 cm-处的醚键吸收峰和876 cm-1处的苯环取代基位置峰强度均增强.[结论]采用硼酸和热解油共改性酚醛树脂,硼酸与酚羟基反应可引入高键能的B—O键,热解油的添加可引入柔性分子链段,同时可提高树脂体系交联度、耐热性和韧性.