耐高温酚醛树脂的合成及其改性研究

论文摘要

热固性酚醛树脂是一种性能优良,运用广泛的树脂。然而,其固化物脆性大、耐热性难以满足日益发展的工程技术的要求,限制了酚醛树脂的进一步应用。因而对酚醛树脂及其复合材料的耐热性能进行改进具有重要的意义。本课题首先合成热固性钼酚醛树脂,然后以热固性钼酚醛树脂为基体,运用物理和化学的方法对其改性,采用现代分析技术对复合材料树脂基体进行物理化学表征,以钼酚醛树脂耐高温复合材料树脂基体为研究对象,对树脂基体的组成与结构、固化特性以及力学性能等进行研究。（1）在一定条件下,以苯酚、甲醛及钼酸为原料合成热固性钼酚醛树脂。通过热学性能测试确定了最佳反应条件为：苯酚：甲醛：钼酸=1：1.2：0.06摩尔比),反应温度：90℃,反应时间：40min。运用FTIR,DSC分别考察了热固性钼酚醛树脂的固化反应,用Kissinger方法对钼酚醛树脂的固化反应动力学进行了研究,并模拟出理论固化温度；用DSC,TQDMA和SEM等手段研究了固化树脂的热力学性质,动态力学性质及冲击断面的形态。（2）以热固性钼酚醛树脂为基体,加入不同份数的液体丁腈橡胶共混改性,通过力学性能测试确定了最佳的加入份数。FTIR考察了共混物的反应。用TG,DMA和SEM等手段研究了该体系固化物热力学性质,动态力学性质及冲击断面的形态。（3）以纳米二氧化硅粒子为填料来改性热固性钼酚醛树脂。用硅烷偶联剂KH-550对填料进行表面改性。FTIR谱图证实KH-550有效地接枝到了纳米二氧化硅表面,并考查了填料添加量对填料在基体的力学性能的影响,得到了其最佳量。研究发现纳米氧化硅的加入对热固性钼酚醛树脂的耐热性和力学性能有一定影响。采用DMA和TG表征了改性后的耐热性能,纳米二氧化硅使玻璃化温度和热分解温度都提高了。纳米SiO2使力学性能也得到提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 本课题的意义
• 1.2 酚醛树脂概述
• 1.2.1 酚醛树脂的定义
• 1.2.2 酚醛树脂的类型
• 1.2.3 酚醛树脂的性能和发展史
• 1.3 酚醛树脂改性研究的概况
• 1.3.1 酚醛树脂耐热改性的研究
• 1.3.2 酚醛树脂增韧改性的研究
• 1.4 酚醛树脂改性的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要工作
• 第2章 热固性钼酚醛树脂的制备及研究
• 2.1 前言
• 2.2 反应及固化机理
• 2.2.1 钼酚醛树脂的合成
• 2.2.2 钼酚醛树脂的固化反应
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验设备
• 2.3.3 热固性酚醛树脂的合成
• 2.3.4 热固性钼酚醛树脂的合成
• 2.3.5 树脂浇铸体的制备
• 2.3.6 测试与表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 钼酚醛树脂合成的最佳条件
• 2.4.2 固化工艺的确定以及固化机理
• 2.4.3 红外光谱分析（FTIR）
• 2.4.4 钼酚醛树脂固化反应动力学研究
• 2.4.5 钼酚醛树脂的力学性能
• 2.4.6 热重分析（TG）
• 2.4.7 动态热机械分析（DMA）分析
• 2.4.8 固化树脂冲击断面SEM分析
• 2.5 结论
• 第3章 液体丁腈橡胶改性钼酚醛树脂的研究
• 3.1 前言
• 3.2 改性机理
• 3.2.1 橡胶对树脂的增韧机理
• 3.2.2 影响橡胶对树脂增韧效果的主要因素
• 3.2.3 酚醛树脂/丁腈橡胶共混改性
• 3.2.4 酚醛树脂/橡胶的共混工艺
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验原料
• 3.3.2 实验设备
• 3.3.3 共混物浇铸体的制备
• 3.3.4 性能测试与表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 TEM对共混物形态的分析
• 3.4.2 LNBR的用量对钼酚醛树脂冲击性能的影响
• 3.4.3 红外光谱分析（FTIR）
• 3.4.4 热重分析（TG）
• 3.4.5 SEM对冲击断面形貌的分析
• 3.5 结论
• 第4章 纳米二氧化硅改性钼酚醛树脂的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验设备
• 4.2.3 实验过程
• 4.2.4 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 改性二氧化硅的红外分析
• 2含量对钼酚醛树脂冲击强度的影响'>4.3.2 不同SiO₂含量对钼酚醛树脂冲击强度的影响
• 4.3.3 热重分析（TG）
• 4.3.4 SEM对冲击断口形貌的分析
• 4.3.5 TEM对共混形态分析
• 4.3.6 动态热机械分析（DMA）分析
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的文章