新型酚醛树脂固化过程的表征研究

主要利用DSC、TC及IR技术研究了新型S157酚醛树脂体系的固化反应及其动力学、树脂体系中改性剂含量对固化反应的影响及固化过程中树脂体系结构变化规律,为确定新型S157酚醛树脂体系的固化工艺提供依据。新型S157酚醛树脂体系的固化反应表观活化能约为82kJ/mol,固化反应级数为0.91;有机硅改性剂的加入及其含量对树脂基体固化反应表观活化能、固化反应级数和热分解温度基本无影响,但失重率有所降低;在树脂基体等温固化过程中,活性羟甲基指数逐渐降低,树脂在高温固化过程中由于受到氧化而产生羰基吸收。

MOCA/环氧树脂体系的固化行为

采用FT-IR、DSC等方法研究了亚甲基双邻氯苯胺（MOCA）／环氧树脂体系的固化行为，并对其固化动力学行为进行了研究。结果表明，体系固化行为与固化温度、固化时间及固化剂的用量有密切关系。其中固化剂的用量以MOCA质量分数在26％～33％为宜。当MOCA含量在28．6％时，最佳固化条件为：由最佳起始固化温度165℃左右缓慢升温到208℃左右恒温固化，最后在258℃左右恒温一段时间使树脂充分固化。其固化反应方程为：-da／dt=k（1-a）^1.15 .

酚醛树脂固化动力学研究

采用DSC方法探讨了酚醛物质的量比（F／P）为1．3、1．5、1．8的酚醛树脂的固化反应过程。在50-300℃温度范围内以不同升温速率（5、10、15、20℃／min）进行动态固化行为分析。运用Kissinger和Ozawa法进行了动力学研究，得到其固化反应活化能。结果表明：两种方法计算得到活化能的大小顺序是一致的。高物质的量比酚醛树脂在固化过程中具有的活化能比低物质的量比酚醛树脂的要低，这就意味着高物质的量比酚醛树脂固化时需要较少热量。因此，酚醛树脂的F／P物质的量比越高，固化反应的活化能就越低。随升温速率提高，该种树脂的起始固化温度Ti，峰顶固化温度Tp，终了固化温度Tf都有提高，同时固化时间tc缩短。

竹材液化物酚醛树脂胶固化及固化动力学研究

采用非等温差示热量扫描DSC曲线方法探讨了竹材液化物酚醛树脂胶不同物质的量之比时的固化反应过程。在25～300℃温度范围内，运用Kissinger方程对不同的升温速率下竹材液化物酚醛树脂胶的DSC曲线进行了固化动力学研究。结果表明：随着甲醛配比的提高（苯酚与甲醛物质的量之比分别为1：1．3、1：1．6、1：1．8），竹材液化物酚醛胶的固化过程表观活化能逐渐减小，分别为64．60、58．36、57．12kJ／mol；3种配比的竹材液化物酚醛胶的固化反应模型分别为：da／dt=1．30×10^5e^-64600/RT（1—α）^0.9054，da／dt=1．37×10^5e^-58360／RT（1-α）^0.8971和da／dt=1．44×10^5e^-57120／RT（1-α）^0.8959；随着甲醛配比的提高，利用外推法得出的静态（β=0K／min）的特征固化温度Ti、Tp和Tf均逐渐降低，结果与竹材液化物酚醛胶固化反应的表观活化能的大小顺序一致。

酚醛树脂固化动力学研究及其耐热性能评价

利用差示扫描量热(DSC)法分析了甲醛、苯酚物质的量之比为1.9:1、1.7:1、1.5:1、1.3:1时酚醛树脂(PF)的固化性能,采用Kissinger法计算了4批PF固化反应的表观活化能。用热失重分析(TG)法对4批PF的耐热性能进行了考察。试验结果表明,甲醛、苯酚物质的量之比为1.7:1时,PF的固化反应活化能最低,即固化时需要较少的热量,易固化,其耐热性能最好。

烯丙基酚醛树脂的固化动力学

利用差示扫描量热法分析了烯丙基酚醛树脂在不同升温速率下的固化行为,用Kissinger法和KAS(Kissinger-Akahira-Sunose)法对获得的动力学数据进行处理,得到了固化反应动力学参数,并建立了烯丙基酚醛树脂的固化动力学模型.结果表明:与纯酚醛树脂相比,烯丙基酚醛树脂固化温度较高,反应级数更接近于1,固化反应所需的平均表观活化能较低,为111.45kJ/mol;在整个固化过程中,烯丙基酚醛树脂的活化能较为恒定,随温度变化不大;烯丙基酚醛树脂固化动力学模型为研究该体系固化工艺参数提供了理论依据.

低温发泡用热固性酚醛树脂的固化动力学研究

以合成的低温发泡用热固性酚醛树脂和固化剂为主要材料,采用差示扫描量热法研究其在不同升温速率下的固化反应过程,利用Kissinger模型和Ozawa模型研究其固化动力学,得到不同固化剂用量条件下的动力学参数和规律。结果表明,Kissinger模型和Ozawa模型获得的固化反应表观活化能分别为82.47~99.60kJ·mol^(-1)和83.61~100.00kJ·mol^(-1),两种模型得到的固化反应表观活化能几乎相等,且均随固化剂用量的增加而降低。

硼改性酚醛树脂的固化及裂解

采用DSC、Ozawa法、固态13C核磁共振（13C NMR）、红外光谱（IR）、裂解-气相色谱（Py-GC）和XRD研究了硼改性酚醛树脂的固化动力学、固化机制和裂解行为。结果表明：硼改性酚醛树脂的近似凝胶温度、固化温度和后处理温度分别为350.0 K、386.2 K和433.3 K,固化反应峰顶的活化能为152.4 kJ/mol;硼改性酚醛树脂的固化反应主要包括PhCH2—OH之间的反应、PhCH2—OH与B—OH之间的反应、PhCH2—OH与酚环上活泼氢之间的反应,以及醚键的歧化反应。硼改性酚醛树脂的剧烈分解温度为500~800℃,失重为14.9%;裂解生成的挥发物有CO、CO2、H2O、苯和甲苯等;在1000℃时的残碳率为67.2%;硼改性酚醛树脂在1000℃高温裂解30 min后生成了玻璃碳。

碳纳米管改性酚醛树脂固化动力学研究

采用非等温示差法分析了碳纳米管改性酚醛固化反应过程,运用Kissinger和Ozawa法对其进行了动力学研究,得到了反应活化能。结果表明:碳纳米管改性PF树脂的固化反应为吸热反应;相应的峰始温度(Ti)为106.4℃,峰顶温度(Tp)为118.2℃,峰终温度(Tf)为157.6℃,固化体系的表观活化能Ea为111.094 kJ/mol,频率因子为9.56×10-5/s,反应级数为0.965,并得到了固化反应动力学方程。