酚醛—硼高分子金属络合物合成及CO2发泡研究

论文摘要

室温酚醛泡沫成型目前一般多用强酸固化,比如盐酸。强酸固化会出现工艺控制复杂,气泡不均匀,腐蚀和泡沫变色等一系列问题。本文针对这一问题,采用酚醛-硼高分子金属络合体系,通过CO2控制体系的PH值,获得发泡的固化物。利用这一原理,本文利用CaO做催化剂,碳酸丙烯酯改性酚醛树脂,研究并合成了酚醛-硼高分子金属络合体系,开发出一种新型环保的酚醛室温发泡工艺。本文首先研究了CaO催化酚醛缩聚体系的工艺规律,研究了不同恒温时间、反应温度、催化剂用量及种类、甲醛与苯酚的摩尔比（F/P）对酚醛树脂的游离甲醛、游离苯酚、凝胶时间、固含量、水稀释度等指标的影响。结果表明,制备低游离甲醛、游离苯酚、高羟甲基含量酚醛树脂的较优参数为:反应温度为80℃、恒温时间为2h、催化剂用量为1%、F/P为1.4;采用CaO作催化剂比其他催化剂制得的酚醛树脂的单体残余量低,羟甲基含量高。其次利用原位红外、核磁共振、凝胶渗透色谱技术和DSC-TG研究了碳酸丙烯酯改性酚醛树脂的反应。比较改性酚醛树脂和未改性树脂的游离甲醛、苯酚含量、固含量、凝胶时间等指标、机械性能、红外谱图、DSC-TG曲线、NMR和GPC。结果表明改性树脂的游离苯酚含量、水稀释度减小,固含量增大。通过红外光谱分析可知,改性树脂引入柔性长链基团,增加邻对位比例,提高树脂活性。改性树脂的机械性能也有所增加,增韧的目的初步达到。通过DSC-TG曲线可知改性后的酚醛树脂的热性能并没有很大的损失。本文通过硼酸盐与酚醛树脂发生配位络合反应,并在CO2的作用下对普通酚醛树脂和碳酸丙烯酯改性酚醛树脂发泡。采用万能材料试验机和SEM等技术对酚醛泡沫的压缩强度以及泡沫结构进行了研究。结果表明用CO2发泡制得的泡沫与传统发泡法制得的泡沫相比,表观密度、吸水率、压缩强度等方面都有所提高,但泡孔质量略有下降,有待进一步提高。改性酚醛泡沫与普通酚醛泡沫相比,泡孔均匀、细密,孔径小,闭孔率高,而且具有优良的压缩强度、韧性和稳定的结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 酚醛树脂概况
• 1.2.1 酚醛树脂的发展历史
• 1.2.2 酚醛树脂的应用
• 1.3 酚醛树脂的合成和固化
• 1.3.1 热固性酚醛树脂的合成
• 1.3.2 热固性酚醛树脂的固化
• 1.3.3 热固性酚醛树脂合成反应的影响因素
• 1.4 高分子金属络合物
• 1.4.1 MMC的类型、形成和结构特点
• 1.4.1.1 MMC的分类
• 1.4.1.2 可形成MMC的高分子配体具备的条件
• 1.4.1.3 MMC形成的一般原理
• 1.4.2 Ⅰ型MMC
• 1.4.3 Ⅱ型MMC
• 1.4.3.1 Ⅱ型MMC的分类及介绍
• 1.4.3.2 本文所用的Ⅲ型MMC
• 1.4.4 Ⅲ型MMC
• 1.5 酚醛树脂的改性
• 1.5.1 酚醛树脂的共混改性
• 1.5.2 酚醛树脂官能团改性
• 1.5.3 国内外酚醛树脂改性的新进展
• 1.5.4 碳酸丙烯酯改性酚醛树脂
• 1.6 酚醛泡沫概况
• 1.6.1 酚醛泡沫的特性
• 1.6.2 酚醛泡沫的应用
• 1.7 研究内容
• 第2章 CaO催化酚醛树脂的合成及性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验器材与药品
• 2.3 酚醛树脂合成工艺
• 2.4 酚醛树脂性能检测
• 2.4.1 游离苯酚含量测试
• 2.4.2 游离甲醛含量测试
• 2.4.3 凝胶时间测试
• 2.4.4 水稀释测试
• 2.4.5 固含量测试
• 2.5 酚醛树脂的影响因素
• 2.5.1 甲醛/苯酚摩尔比对酚醛树脂性能的影响
• 2.5.2 恒温时间对酚醛树脂性能的影响
• 2.5.3 反应温度对酚醛树脂性能的影响
• 2.5.4 催化剂用量对酚醛树脂性能的影响
• 2.5.5 催化剂种类对酚醛树脂性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 碳酸丙烯酯改性酚醛树脂的研究
• 3.1 实验方案
• 3.1.1 碳酸丙烯酯与苯酚预反应条件的探索
• 3.1.2 碳酸丙烯酯改性树脂的合成
• 3.1.3 碳酸丙烯酯改性树脂的性能表征与测试
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 碳酸丙烯酯与苯酚反应过程的结构变化
• 3.3.2 碳酸丙烯酯与苯酚预反应液与甲醛反应过程的结构变化
• 3.3.3 未改性树脂与改性树脂测试数据比较
• 3.3.3.1 游离甲醛与游离苯酚含量的比较分析
• 3.3.3.2 凝胶时间、固含量与水稀释度的比较分析
• 3.3.3.3 机械性能的比较分析
• 3.3.4 树脂的测试分析
• 3.4 本章小结
• 2发泡技术'>第4章 酚醛树脂CO₂发泡技术
• 4.1 酚醛泡沫的制备
• 4.1.1 泡沫塑料的制备方法
• 4.1.2 泡沫的形成原理
• 4.1.3 酚醛泡沫的制备工艺
• 4.1.4 制备酚醛泡沫的原材料
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器与药品
• 4.2.2 发泡配方与工艺
• 4.2.3 泡沫性能测试方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 传统方法与室温发泡方法泡沫体的比较
• 4.3.2 普通树脂与改性树脂泡沫体的比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录