含氮酚醛微球阻燃有机硅橡胶及其作用机制

以三聚氰胺、间苯二酚和甲醛为原料,采用水热法制备出一种单分散的含氮酚醛微球,将其作为填料加入甲基苯基硅橡胶,研究了所制硅橡胶材料的拉伸性能、阻燃性能及高温稳定性。锥形量热仪与极限氧指数试验结果表明,含氮酚醛微球的加入能够显著提高硅橡胶的阻燃性,使热释放速率峰值从220kW/m^(2)降至125kW/m^(2),极限氧指数从21.11%升至28.83%,表现出含氮酚醛微球优异的阻燃功能。进一步通过热重-红外联用、热裂解-气质联用、形貌分析等表明,含氮酚醛微球通过在气相中释放三聚氰胺、氨气等气体,以及在固相中维持硅橡胶体积和形状的方式提高了硅橡胶的阻燃性。拉伸试验、高温炭化试验及扫描电镜分析表明,含氮酚醛微球与硅橡胶的相容性较好,能够显著将硅橡胶的拉伸强度从0.24MPa提升至0.74MPa,同时维持其断裂伸长率在110%左右,并能增加炭化后产品的结构完整性,在耐烧蚀硅橡胶防热涂层中具有一定的应用潜力。

蒙脱土改性酚醛树脂微球制备及其协效阻燃聚丙烯

为了提升聚丙烯(PP)的阻燃性,以苯酚、甲醛、蒙脱土(MMT)、4-羟基苯磺酸为主要原料,采用悬浮缩聚法制备MMT改性酚醛树脂微球(MPF)。通过傅里叶红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜、激光粒度仪等对MPF进行表征,研究MMT对酚醛树脂微球的微观形貌以及热稳定性的影响。测试结果表明,成功制备了MPF,其粒径均匀分布在1~20μm,相比于酚醛树脂微球,拥有良好的热稳定性,最大失重率温度为542℃,800℃下残炭率为59.3%。将MPF引入PP,采用熔融共混法制备了PP/膨胀阻燃剂/MPF复合材料,利用垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、力学性能测试探究MPF的用量对复合材料性能的影响。研究发现,MPF由于良好的成炭性和基体相容性,使PP复合材料的阻燃性能和力学性能同时提高。当MPF添加量为2%时,复合材料的LOI值为29.3%,并且通过UL94 V-0测试,拉伸强度为23.6 MPa,断裂伸长率为25.2%。MPF燃烧时生成碳微球,调控了膨胀炭层,形成了连续且致密的炭层,可隔绝氧气与热量,从而提升了复合材料的阻燃性。

预分散酚醛中空微球对三元乙丙橡胶绝热层性能的影响及梯度化绝热层的研究

分别制备了预分散酚醛中空微球填充三元乙丙橡胶绝热层和梯度化三元乙丙橡胶绝热层,旨在开发低密度的新型高性能绝热材料。扫描电镜观察表明,预分散酚醛中空微球能完好、均匀地分散于三元乙丙橡胶基体中。由于酚醛中空微球具有很低的粒子密度和高的热阻性能,随预分散酚醛中空微球含量的增加,绝热层的密度、热导率和热扩散率显著降低,同时绝热层的比热容明显增大,表现出优异的绝热性能。与芳砜纶浆粕填充三元乙丙橡胶绝热层、酚醛中空微球填充三元乙丙橡胶绝热层相比,梯度化三元乙丙橡胶绝热层具有优异的绝热性能和耐烧蚀性能,同时又具有很低的密度,将在火箭发动机上具有广阔的应用前景。

乳化法工艺参数对酚醛树脂微球的影响

利用乳化法制备了酚醛树脂微球。讨论了乳化分散剂浓度、乳化比、搅拌速率、升温速率以及成球终温对酚醛树脂微球的影响。结果表明，乳化分散剂浓度在0．13－0．18mol／L、乳化比在1／10以下、升温速率在1．8－2．0℃／min时，可得到球形度良好的酚醛树脂微球。成球终温不是影响制备酚醛树脂微球的主要因素。

酚醛树脂的合成条件对酚醛树脂/丙烯酰胺微球性能的影响

以过硫酸钾为引发剂,用反相悬浮法合成新型耐高温酚醛树脂/丙烯酰胺微球。在保证微球耐温性能和溶胀性能的基础上,讨论酚醛树脂的合成条件对于微球性能的影响。结果表明,酚醛树脂的最佳工艺条件为苯酚/甲醛比1∶3,催化剂的质量为苯酚与甲醛总和的5%,反应温度75℃,反应时间为4 h。合成出的酚醛树脂,聚合度1~7,分子量183~1 001,是多羟甲基水溶性的聚合物。由此合成出来的酚醛树脂/丙烯酰胺微球在140℃下,能够稳定存在17 d,溶胀比2.72,微球收率在95%以上。

致孔剂对多孔酚醛树脂微球粒径的影响及热性能分析

以苯酚、甲醛为单体,水为分散介质,PVA1788为分散剂,甲苯、DOP、十八醇等为致孔剂,在NaOH催化条件下,采用悬浮缩聚法制备了多孔酚醛树脂微球(PF微球).讨论了致孔剂种类及用量对酚醛树脂微球粒径及其分布的影响,测试了甲苯与十八醇配伍制的PF微球的热性能.通过实验发现,在混合致孔剂(甲苯分别于DOP、十八醇配伍)条件下的微球产率较高,粒径均一;甲苯+十八醇致孔剂条件下的PF微球在450℃后才发生较大的热失重,热稳定性能较好.

致孔剂对水相悬浮聚合制备多孔酚醛树脂微球的影响

以苯酚、甲醛为单体,水为分散介质,PVA1788为分散剂,甲苯、DOP、十八醇等为致孔剂,在NaOH催化条件下,采用悬浮缩聚法制备了多孔酚醛树脂微球,微球产率达86%.讨论了致孔剂种类及用量对酚醛树脂微球产率、形貌及比表面积的影响.通过实验发现在混合致孔剂(甲苯分别于DOP、十八醇配伍)条件下的微球产率较高,形态规整且粒径均一;致孔剂总添加量在6 g时微球具有较高的比表面积.

利用酚醛树脂微球制备密堆积结构碳材料

以酚醛树脂微球为基体，经1100℃碳化处理、循环往复升温工艺，成功制备出了密度0．65g·cm-3的密堆积结构碳材料，并对这种新型碳材料进行组织结构分析和特性表征。SEM测试结果显示碳微球结合紧密、可重复性高；XRD图谱中26°处出现了明显的衍射峰且半高宽较窄，表明无定形碳相变趋势明显；PL谱测试结果表明在400500nm之间出现了明显的发光峰，该衍射峰伴随热处理温度的升高发生了明显的“蓝移”现象。实验表明：1100℃碳化处理、循环往复升温工艺得到的PL谱，发光峰平滑、乱峰数量少、杂质峰强度低，碳化除杂效果明显。

低密度碳空心微球的制备及酚醛树脂空心微球复合材料的性能

以BJO-0930酚醛树脂空心微球为原料,通过酸洗、预氧化、碳化三步工艺,成功制备球形度好、强度高的碳空心微球,并与热固性酚醛树脂复合,热压成型得到轻质酚醛树脂/空心微球复合材料。系统考察了碳化温度、循环酸洗、预氧化等对碳空心微球强度的影响。复合材料的力学性能和隔热性能分别通过压缩性能以及热导率测试进行表征。结果表明:直接碳化得到的碳空心微球破球率高、强度低;通过循环酸洗可以有效去除树脂球的灰分,破球率由28.07%降低至18.03%;进一步预氧化处理可以显著提高碳空心微球的强度,其破球率和等静压破球率分别为10.03%和17.34%;制备得到的酚醛树脂/碳空心微球复合材料具有优异的隔热性能和力学性能,热导率降低至0.115 W·m^(-1)·K^(-1),压缩强度为46.02MPa。

Minitab 15.0软件在制备酚醛树脂型聚合物微球中的应用

运用Minitab 15.0软件提供的响应面分析法,建立了相应的数学模型,优化了制备酚醛树脂型聚合物微球的实验条件,得出了制备酚醛树脂型聚合物微球的最佳实验条件为:温度60.5℃,转速886 r/min,反应物料摩尔比4∶1,稳定剂浓度3.34%,催化剂用量6.54 mL.

酚醛空心微球对聚合物基复合材料性能的影响

以混合后的石英纤维、酚醛纤维和酚醛空心微球作为增强体,加入酚醛树脂制备出复合材料。研究了酚醛空心微球不同配比对复合材料各项力学性能、隔热性能、微观形貌的影响。结果表明,酚醛空心微球能降低复合材料的密度,提升隔热性能,降低力学性能。当酚醛空心微球含量为6%时,酚醛空心微球分散均匀,复合材料的隔热性能有明显提升,材料的比拉伸强度和比压缩强度值最大,获得的效益最高。

腰果酚基酚醛树脂微球制备方法的研究

利用改进的Stöber制备方法,以腰果酚与甲醛为单体,乙醇/水为混合溶剂,氨水为催化剂及六次甲基四胺为固化剂合成高邻位腰果酚基酚醛树脂微球(CFRM)。通过改变单体摩尔比、乙醇/水的体积比、氨水和固化剂的浓度调节CFRM粒径大小与均匀性,采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和动态光散射法表征酚醛树脂的化学结构和观察微球的表面微观结构。结果表明在1:1.5的腰果酚/甲醛摩尔比、2:5的乙醇/水体积比、0.1 ml的氨水和0.05 g的六次甲基四胺的条件下,CFRM呈现良好的球形度和均匀的微米尺寸。通过热重分析法(TGA)考察热性能显示CFRM主链在450℃左右发生的解交联和断裂现象。

中空微球对硅橡胶基绝热材料性能的影响

研究了中空玻璃微球和中空酚醛微球对硅橡胶绝热材料工艺性能、绝热性能、烧蚀性能和密度的影响。结果表明:二者均能显著降低材料的密度和热导率;预处理工艺不仅可以改善材料的工艺性能,而且可大幅度提高材料的拉伸强度和扯断伸长率。中空酚醛微球对材料综合性能的影响明显优于中空玻璃微球。

木质素改性多孔酚醛树脂微球的制备研究

本文以苯酚和甲醛为反应单体,采用聚乙烯醇(PVA1788)作分散剂,三乙胺(TEA)作碱催化剂,六次甲基四胺(HMTA)作交联剂,利用水相悬浮缩聚法制备了球形酚醛树脂。在稳定悬浮缩聚体系引入致孔剂,制备多孔的酚醛树脂微球,并对木质素部分替代苯酚制备多孔酚醛树脂微球进行初步探讨。通过实验确定了水相悬浮缩聚法制备酚醛树脂珠体基本合成工艺:先将苯酚、甲醛、三乙胺加入到一定浓度的PVA水溶液,在95～97℃反应40 min后,加入HMTA,继续反应4 h,再用1 mol/L的盐酸溶液调节pH值至2,固化反应1 h,可得到形态规整的珠体;并发现PVA浓度对酚醛树脂珠体粒度影响很大,粒度分布较宽。甲苯致孔得到多孔球形酚醛树脂微球,粒径分布较无致孔剂时窄,孔径在2μ以上;甲苯用量5 g,PVA浓度为0.375%时,得到的粒径在20～80目间的粒子数量达90%;提高甲苯量能增大多孔球形酚醛树脂微球比表面积,但加宽粒径分布;且高甲苯添加量时,PVA浓度对缩聚产物形态影响非常显著,低PVA浓度下易结块,高PVA浓度下得细粉(粒径小于200目)。邻苯二甲酸二丁酯致孔得到外表面光滑内表面多孔的酚醛树脂中空微球,粒径分布也窄,粒径在20～80目间粒子数量占80%以上。木质素替代苯酚制备多孔球形酚醛树脂,木质素能参与反应成球,但球形度稍差,孔径也更小。

新型碳微球制备和电化学性质研究

以氨水作为催化剂,间苯二酚和甲醛为前驱体制备单分散酚醛(resorcinolformaldehyde,RF)树脂微球和碳微球.采用循环伏安法、电化学交流阻抗和恒电流充放电等方法对由RF树脂得到的碳微球的电化学性能的测试表明,其可以作为超级电容器电极材料.在扫描速率为1mV·s-1时,比电容为175.9F·g-1,电阻为0.5Ω,循环500圈后仍保持94.4%的电容量,具有优异循环寿命.结果表明,由酚醛树脂制备的单分散碳微球作为超级电容器的电极材料具有降低离子运输阻力和提高超级电容器稳定性的功能.

乙二醇单苯醚-甲醛聚合物微球热分解动力学研究

以乙二醇单苯醚-甲醛聚合物微球(乙二醇单苯醚和甲醛的反应摩尔比分别为1∶21,∶3,1∶4,1∶5,依次标记为树脂1—4)为原料,采用热重分析法研究了四种酚醛树脂型聚合物微球的热分解动力学,通过Ozawa法计算酚醛树脂微球的热分解活化能分别为122.29,162.65,130.76和121.40 kJ/mol,乙二醇单苯醚和甲醛的最佳摩尔比为1∶3.

水热法制备纳米酚醛树脂微球的研究

以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料,氨水为催化剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,氯化钠(Na Cl)为添加剂,在乙醇与水按照一定比例形成的混合溶剂中,采用水热法合成酚醛树脂微球。研究了反应温度、反应物质量分数、表面活性剂CTAB用量及Na Cl的加入对微球形貌和平均粒径的影响。结果表明:表面活性剂CTAB的加入不仅能有效控制粒径大小,还能使产物形貌具有球形-蠕虫状-球形的变化过程;适量中性盐Na Cl的加入能有效抑制微球间的团聚,得到单分散微球。当合成条件为水热温度T=100℃,反应物质量分数w_(单体)=2%,表面活性剂CTAB用量n_(CTAB)∶n_R=1∶3,Na Cl用量n_(NaCl)∶n_R=1∶1时,反应24 h就能得到单一分散、平均粒径为150 nm的酚醛树脂微球。

小粒径酚醛树脂微球的制备

以苯酚(P)、甲醛(F)为原料,氢氧化钠(C)为催化剂,Span-80为表面活性剂,(NH4)2S2O8为添加剂,采用W/O静置反相乳化法合成酚醛树脂微球。研究了添加剂(NH4)2S2O8、表面活性剂Span-80、催化剂氢氧化钠的用量及原料液中水溶性酚醛树脂的体积分数对微球形貌和平均直径的影响。结果表明,(NH4)2S2O8的加入能够调节聚合反应速率;微球的平均直径随着(NH4)2S2O8和Span-80用量的增加而增大;降低原料液中水溶性酚醛树脂的体积分数能有效减小微球的粒径。当合成条件为nP∶nF=1∶2,nC/nP=0.05,过硫酸铵与2 mL原料液中氢氧化钠的物质的量比3.6∶1,原料液中水溶性酚醛树脂的体积分数66.67%,Span-80 2 g,乳化比1/14时,室温磁力搅拌1h,超声3 min,合成温度为100℃,反应12 h就能得到形貌好、平均直径为1.13μm的酚醛树脂微球。

高耐热型填料改性EPDM绝热层性能研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,中空聚酰亚胺纤维为耐热型纤维,分别从低密度高成炭、高耐热以及分子链催化成炭三方面出发,通过机械共混法制备了酚醛空心微球(HPM)、聚酰亚胺树脂(PIR)以及含不饱和双键环磷腈衍生物(CPD)复合的EPDM绝热层,并对这三种绝热层进行了硫化性能、力学性能、与金属界面粘接性能以及耐烧蚀性能的研究。结果表明,由PIR填充的EPDM绝热层具有较为优异的综合性能;当PIR添加量为10 phr时,其拉伸强度为8.9 MPa,断裂伸长率为834%,密度为1.033 g/cm^(3),与铝片的粘接强度为5.4 MPa,线烧蚀率为0.033 mm/s。SEM显示,EPDM/PIR烧蚀后的断面连续完整、无明显大孔隙,具有优异的耐烧蚀性能。

一种空气耦合超声换能器研制

针对空气耦合超声换能器存在换能器与空气介质阻抗失配,易造成电声转换效率低等问题,该文提出了一种采用空心酚醛树脂微球与环氧树脂基体研制的声匹配层,并对匹配层的声学特性进行测试与分析。测试结果表明,与空心玻璃微球匹配层相比,空心酚醛树脂微球匹配层具有声速更低及插入损耗更大的特点。基于此,该文研制了一种空气耦合超声换能器,对两只经匹配后的换能器进行测试,分析了接收信号的时域及频域特征,并与空心玻璃微球匹配层换能器进行性能对比。结果表明,与空心玻璃微球匹配层相比,采用空心酚醛树脂微球匹配层可减小换能器带内起伏,使换能器的-6 dB带宽扩展2倍以上,并在时域上减小接收信号的拖尾。