生物质基厚朴酚和糠醛对酚醛树脂的改性研究

为了减少化石能源的使用,选取生物质基厚朴酚和糠醛取代部分苯酚和甲醛,制备了改性酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪,核磁共振波谱仪对改性酚醛树脂进行表征,考察了改性酚醛树脂的基础性能及固化后的力学性能。结果表明:厚朴酚和糠醛改变了酚醛树脂的分子结构,改性酚醛树脂的黏度和游离酚含量明显降低;经过固化后的改性酚醛树脂拉伸强度、冲击强度、弯曲强度分别提高18.6%、20.4%和24.9%。

有机硅改性酚醛树脂复合材料制备及性能研究

本文开展了有机硅改性酚醛树脂复合材料制备及性能研究。首先进行有机硅改性酚醛树脂复合材料的制备:将4 g甲基苯基二甲氧基硅烷溶于25 m L四甲基氢氧化铵中,然后将得到的料液添至去离子水中进行搅拌,得到黄色固体,并将其置于60℃烘箱中,设置时间24 h,得出有机硅改性酚醛树脂复合材料。再者,对有机硅改性酚醛树脂复合材料的热性能及复合材料层间剪切强度进行测试。研究结果表明:当固化环氧树脂和固化剂质量比为95∶5时,有机硅改性酚醛树脂复合材料性能最优,此时其层间剪切强度高达87.5 MPa,热失重质量为0.22 g,耐热性能更好。

腰果酚改性酚醛树脂的合成及其模塑料的性能

资源化、环保化与低成本化是传统材料的重要发展方向,本文在硼酸的辅助下,采用腰果酚对酚醛树脂进行改性,探讨了腰果酚和硼酸的引入及其用量对树脂性能的影响,以改性树脂为基体制备了酚醛模塑料,并对其性能进行的测试。结果显示:腰果酚的引入和用量会显著影响树脂的性能,高的替代量使树脂软化点和热稳定性下降,在硼酸的辅助下,则能够实现对改性树脂性能的有效调控,并且以该改性树脂制备的模塑料显示出较好的韧性和热稳定性。

酚醛树脂改性沥青基硬碳的制备及储钠性能研究

石油沥青作为炼油副产品被用作多种碳质材料前驱体,但在高温碳化过程中易石墨化,不利于钠离子储存。将酚醛树脂引入硬质沥青共碳化,促进沥青分子与酚醛树脂分子间的交联,抑制碳层熔融重排,得到酚醛树脂改性沥青基硬碳材料。当酚醛树脂添加质量比例为1∶1时,在1200℃碳化所得硬碳材料具有最佳的储钠电化学性能。在0.05 A/g电流密度下,比容量达270.2 mAh/g,首次库仑效率为63.8%。在0.3 A/g电流密度下,循环1200圈后容量保持率达71.6%。

端羧基丁腈橡胶增韧改性酚醛树脂的化学结构及胶合性能

酚醛(PF)树脂胶合强度高、耐水(湿)耐候性强、阻燃性能较好,但固化后的PF树脂呈现出高聚合度三维网络结构,脆性较高、韧性不足,胶层在外力特别是冲击载荷作用下易于产生裂纹并迅速扩展,导致胶层开裂甚至失效。针对PF树脂胶黏剂固化后脆性大、韧性差的不足,探究引入端羧基丁腈橡胶(CTBN)对其增韧改性(添加量5%~25%)后试制杨木胶合板。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、固体核磁等方法分析表明,CTBN柔性链段不仅有效嵌入PF树脂固化体,而且通过活性端基(—COOH)与PF树脂羟甲基发生接枝反应。纳米压痕测试结果表明,随着CTBN添加量的增加,PF树脂固化体的硬度和杨氏模量均出现下降趋势,表明改性PF树脂固化体具有良好的韧性。胶合强度结果表明,当CTBN添加量为15%时,干胶合强度提升幅度最大,达到了110.5%;当CTBN添加量为5%时,湿胶合强度提升幅度最大,达到了48.33%。数字散斑结果表明,CTBN的加入有效减少了杨木胶合板受到外力作用时胶层应力集中的现象。研究结果证实了CTBN增韧PF树脂并提高木材胶合性能的理论和技术可行性。

木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备及应用

酚醛树脂是优良的胶粘剂材料,但存在易排放有毒物质、原料不可再生等缺陷。为了有效改善上述情况,提出一种采用木质素改性酚醛树脂的方法。在碱性条件下对木质素进行改性,然后用改性后的木质素与苯酚的邻、对位发生取代反应合成木质素基酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外分光光度计等仪器表征,探究了不同木质素取代率制备的酚醛树脂的特征,系统测试了改性后胶粘剂的固体含量和胶合强度。通过单因子实验得到最佳实验条件为醛酚质量比1.5∶1、木质素取代率30%、碱质量分数15%,该条件下制备得到的胶粘剂固体含量为52.33%,胶合强度达到2.21 MPa。分别用红麻木质素改性酚醛树脂、工业木质素改性酚醛树脂和未改性酚醛树脂胶粘剂黏合人造板,测试不同板材的胶合强度。结果表明:工业木质素改性酚醛树脂的胶合强度为未改性酚醛树脂的56%,红麻木质素改性酚醛树脂的胶合强度为未改性酚醛树脂的79%,表明所制备得到的红麻木质素基酚醛树脂优于工业木质素基酚醛树脂。

纳米钛改性酚醛树脂涂料及耐腐蚀性研究

纳米钛具有优异的耐腐蚀性能,可以广泛应用于耐蚀涂料领域,研究纳米量级钛改性的酚醛树脂涂料及其防腐蚀性能,有助于开发出更先进的耐蚀涂料。文章使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见分光光度计,表征了纳米钛改性酚醛树脂涂料的形貌和结构,并测定改性后酚醛树脂涂层的耐腐蚀特性。结果表明:当纳米钛为4%时,纳米钛粉与酚醛树脂会最大限度地结合,涂层结构良好;改性纳米钛的加入提高了涂层的紫外吸收能力;纳米钛改性酚醛树脂的耐蚀性远优于未改性的。

有机硅改性酚醛树脂气凝胶及其复合材料的制备与性能

纤维增强酚醛树脂气凝胶复合材料由于其低密度、低导热和优异的热稳定性而在高温热防护领域备受关注。为满足日益苛刻的热防护服役环境,通过水解法原位共聚将硅烷链段引入酚醛树脂,制备了一种具有优异抗氧化和耐烧蚀性能的硅改性酚醛气凝胶,并将其与石英纤维复合,得到纤维增强杂化酚醛气凝胶复合材料。性能测试表明:在1300℃丁烷火焰下处理15 s后,纤维增强杂化酚醛气凝胶复合材料质量烧蚀率为0.0879 g/s,线性烧蚀率为0.0347 mm/s,对比纯酚醛气凝胶复合材料分别下降了52.0%和15.6%;在40 kW石英灯下加热20 min后,质量烧蚀率为0.230 g/min,线性烧蚀率为0.051 mm/min,对比纯酚醛气凝胶复合材料分别下降了57.9%和67.3%。结果显示硅烷链段的引入提高了复合材料的抗氧化性能和耐烧蚀性能,该纤维增强杂化酚醛气凝胶复合材料在航空航天热防护领域具有广阔的应用前景。

KH-560改性钡酚醛树脂的制备及性能研究

为改善钡酚醛树脂的耐高温性能和力学性能,本研究采用硅烷偶联剂KH-560对钡酚醛树脂进行化学改性。对改性前后的树脂进行了各项性能表征,重点研究了该改性树脂的热稳定性、力学性能和附着力。研究结果表明:(1)成功地将KH-560通过化学键稳定地连接到钡酚醛树脂的分子链上;(2)KH-560的较佳添加量为15%,相比于纯钡酚醛树脂,改性后钡酚醛树脂的Tmax2提高了约25℃,热性能提升明显;(3)KH-560能够有效改善钡酚醛树脂的力学性能,15%含量的KH-560改性钡酚醛树脂的拉伸强度提高约32.5%,拉伸模量提高约11.7%,附着力提高约30.4%。

新型改性酚醛树脂的特点和使用性能

本文旨在探讨新型改性酚醛树脂(简称“B树脂”)在铸钢生产领域的特点和使用性能。首先概述了改性酚醛树脂的技术指标和特点,包括其绿色化、高旧砂再生率和低旧砂再生成本等优势。然后研究了如何提高酚醛树脂的耐热性,包括化学和物理改性方法。在此基础上,通过与其他常用砂种的成本比较,展示了改性酚醛树脂砂在清理和模具成本方面的优越性。通过进一步分析改性酚醛树脂砂的使用性能,包括型砂强度和溃散性,发现该树脂不仅能保护金属表面,降低氧化程度,还能提高铸钢件表面质量,有效地减少刺激性气体的产生。综合以上研究结果,得出结论:改性酚醛树脂“B树脂”不含游离甲醛与苯酚,具有无毒性、环保性,在铸钢生产中实现了高度可再生率,降低了废砂排放量。

萘硼酸结构修饰酚醛树脂的合成及其热性能研究

以萘硼酸、苯酚和甲醛水溶液为原料,盐酸和二水合草酸为催化剂,制备了萘硼酸酚醛树脂(BPF)。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振分析仪对其进行结构表征,利用差示扫描量热仪考察了升温速率对BPF特征温度的影响,通过热重分析仪、热变形维卡软化点测定仪、电子万能试验机测试了BPF的热性能、软化点和力学性能。结果表明:硼元素以化学键的形式接入到酚醛树脂结构当中;BPF凝胶化温度T_(gel)为113.3℃、固化温度T_(cure)为142.2℃、后处理温度T_(treat)为157.6℃;当萘硼酸含量为10%(wt,质量分数,下同)时,BPF的热分解峰值温度、800℃残炭率比未改性酚醛树脂分别提高了17.39%和28.79%,软化温度提高了16.79%;萘硼酸含量为10%时,BPF拉伸剪切强度、弯曲强度比未改性酚醛树脂分别提高了262.5%和128.3%;萘硼酸含量为6%时,BPF冲击强度提升最大,为2.5kJ/m 2。

改性酚醛树脂基多孔碳材料电极材料研究进展

酚醛树脂多孔碳材料具有良好的热稳定性,而且来源丰富、价格低廉,主要作为双电层电容的电极材料来使用,本论文主要讨论和介绍了提高酚醛树脂多孔碳材料比电容和电化学性能的几种方法,比如通过改性调节孔的形貌及结构、大小,或者利用掺杂的方法加入部分赝电容,以及增强多孔碳材料的石墨化程度来增大比表面积和导电性能。总结了各种方法的特点以及今后酚醛树脂多孔碳材料作为电极材料的发展趋势和要求。

酚醛树脂基烧蚀材料研究进展

酚醛树脂基烧蚀材料作为航天、军工等领域应用最广泛的烧蚀材料之一,以优异的性能及低成本、制备周期短等优点备受关注。随着航天技术的发展,为满足日益复杂化和严苛化的飞行器热防护需求,国内外均开展了大量研究工作。重点从基体、填料、增强纤维3个方面对国内外酚醛树脂基烧蚀材料的发展现状进行了综述,展望了酚醛树脂烧蚀材料未来的发展趋势并提出一些发展建议。指出应完善烧蚀材料烧蚀机理,探究不同组分多尺度协同改进及其结构一体化设计以提高材料的综合性能;优化材料制备工艺和改善材料的循环利用,实现绿色可持续发展。

酚醛树脂功能复合材料研究进展

作为人类最早合成的高分子材料之一,酚醛树脂具有耐高温、高强度、抗烧蚀、易加工等优良特性,已被广泛应用于化工机械、轨道交通、建筑建材、电子信息、航空航天等国民经济的重要领域。尽管在20世纪末由于新型高性能高分子材料的不断涌现,酚醛树脂的发展曾受到一定影响,但随着纳米材料与加工技术的不断发展,酚醛树脂所具有的高反应活性、分子可设计性、热稳定性及高残炭等特点,使其可作为一类理想的有机前驱体,通过不同途径制备得到具有不同维度与微观形貌的碳材料,进而在新能源材料及高端电子材料等领域重新焕发生机。本文首先简要介绍了酚醛树脂的基本性质,然后分析了酚醛树脂的国内外行业现状。最后,围绕轨道交通、航空航天、电子信息及能源催化等4个重点领域对新型酚醛树脂的应用需求,梳理了近年来用于制备高性能功能复合材料的酚醛树脂研究进展,特别是对酚醛树脂改性方法、复合材料制备及应用性能进行了分析,为设计开发酚醛树脂基复合材料提供参考。

酚醛树脂增韧改性研究进展

综述了近几年酚醛树脂增韧改性的研究进展,并对其增韧改性方式进行了分类和归纳。从生物型原料替代型增韧、加入反应型组分增韧和加入无机填料型增韧等方面,着重介绍了其增韧机理以及改性效果。简述了改性后酚醛树脂的主要应用材料(包括泡沫、胶黏剂和复合材料)在综合性能上的提升效果。最后结合当前改性酚醛树脂的市场需求,对未来酚醛树脂的改性方向和多元化复合改性趋势作出了展望。

大豆蛋白改性酚醛树脂制备及其固化特性研究

采用富含氨基的大豆蛋白对酚醛树脂进行共缩聚改性,探索蛋白对酚醛树脂低温快速固化的影响。通过检测树脂的pH、固含量、凝胶时间,以及结合红外、热重、差示扫描量热分析等方法对改性的酚醛树脂的各项性能进行研究。结果表明,大豆蛋白改性酚醛树脂具有良好的理化特性和胶接性能,其中30%SPF树脂制备胶合板的胶合强度高,达到1.30 MPa;大豆蛋白与苯酚、甲醛发生了共缩聚反应,形成的大豆蛋白-苯酚-甲醛共缩聚树脂结构具有优异的热稳定性,且具有较低的固化温度。该研究解决了酚醛树脂存在的固化温度高、固化速率慢、高度依赖化石资源等缺点,为其在木材工业中广泛应用提供依据。

线型酚醛树脂结构改性的研究进展

酚醛树脂具有良好的力学性能和耐高温性,被广泛应用于航天、建筑等多个领域,尤其作为高性能碳/碳复合材料或碳/酚醛耐烧蚀材料的基体树脂。传统酚醛树脂固化过程释放挥发分,固化后交联结构存在不足,如紧密堆砌的刚性芳环导致其脆性高,易氧化的酚羟基与亚甲基降低了其耐热性和残炭率。传统酚醛的多层次结构设计和改性是满足酚醛树脂在新型复合材料成型工艺和高性能热防护领域应用的关键,例如在线型酚醛分子结构中引入可加成官能团,如炔丙基、烯丙基等,借助此类基团之间的热聚合实现酚醛树脂的加成固化,还可以对酚醛树脂进行结构设计改性,如羟基醚化、环氧化或引进钼、硼、有机硅等组分,通过化学键接和物理缠结实现对分子结构的调控。这类新型酚醛树脂从本质上避免了固化过程中小分子的逸出,更易于制备出高质量的复合材料。鉴于此,本文着重叙述了几种典型的结构改性线型酚醛树脂及其在烧蚀防护领域的研究和应用进展。

腰果酚改性酚醛树脂的研究进展

随着现代社会的快速发展,对酚醛树脂的韧性、耐热性、耐水性等方面有了更高的要求,以腰果酚部分替代苯酚后合成腰果酚改性的酚醛树脂,不仅能够提高其韧性及耐热性,还能大大降低生成产成本,绿色环保。因此,腰果酚用作酚醛树脂的生物质改性剂具有较强的应用价值。介绍了腰果酚的结构与性质,简述了腰果酚改性酚醛树脂的制备方法、改性方法,及其在摩擦材料、模塑料、酚醛泡沫、涂料、复合材料等领域的应用。

木质素改性酚醛树脂浸渍杉木的性能研究

利用核桃壳木质素与苯酚、甲醛制备木质素共混改性酚醛树脂,研究了不同的改性酚醛树脂(1%、3%、9%)对不同含水率的杉木性能(表面硬度、吸水率、吸水尺寸变化率和密度分布等)的影响。结果表明,经过木质素-酚醛树脂浸渍的杉木块硬度明显增强,其中3%的树脂浸渍饱水状态的杉木块,径切面硬度增强效果最好;经过浸渍处理的杉木吸水率也明显减弱,相同状态下,浸渍液浓度越大,吸水率越低,其中9%浸渍绝干状态下的杉木块吸水率最低;经过浸渍处理后木材的尺寸变化率有明显减小,其中1%下的杉木块尺寸变化率最小;经过剖面密度仪测量的结果得知,浸渍处理的杉木表面密度相比空白对照均有所增大,且绝干状态和饱水状态下木质素-酚醛树脂浓度越高剖面密度越大,对杉木块内部的密度有一定的提高作用。用木质素-酚醛树脂浸渍杉木可以提高其综合性能。

纳米钛/锌改性酚醛树脂涂料及耐蚀性能研究

因纳米钛和纳米锌具有较好的耐腐蚀特性,为提高酚醛树脂涂料的应用领域。本文研究了纳米钛/锌改性的酚醛树脂涂料及其耐蚀性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-VIS)、盐雾实验箱等方法对涂层的微观结构和耐蚀性能进行了表征。结果表明,傅里叶红外光谱图曲线在655cm-1处出现了Ti-O弯曲振动峰、在599cm-1处出现了ZnO特征吸收峰成功制备了纳米钛/锌改性酚醛树脂涂料;紫外-可见光谱曲线在170~185 nm的紫外光区出现了不同程度的吸收,即得到了纳米钛/锌改性酚醛树脂涂料且涂料耐紫外性得到了明显的提高。利用物理分散技术与化学分散技术相结合的方法,纳米钛/锌粒子在酚醛树脂中分散均匀,部分区域发生微团聚;纳米钛/锌改性酚醛树脂涂料在3.5%NaCl水溶液在720 h出现锈蚀,其耐蚀性能远优于未改性酚醛树脂涂料。