改性酚醛樹脂途徑有幾何?

來源:    日期:2015-12-18    瀏覽次數1856

酚類和醛類的縮聚產物,通稱為酚醛樹脂,一般常指由苯酚和甲醛經縮聚反應,而得的合成樹脂——它是最早合成的一類熱固性樹脂。據中國酚醛樹脂網專家介紹,酚醛樹脂雖然是最老的一類熱固性樹脂,但由于它原料易得、合成方便,以及酚醛樹脂具有良好的機械強度和耐熱性能,尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能,而且樹脂本身又有廣泛改性的余地,所以目前酚醛樹脂仍廣泛用于,制造玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等復合材料。酚醛樹脂復合材料尤其在宇航工業方面(空間飛行器、火箭、導彈等),作為瞬時耐高溫和燒蝕的結構材料有著非常重要的用途。酚醛樹脂的合成和固化過程,完全遵循體型縮聚反應的規律。控制不同的合成條件(如酚和醛的比例,所用催化劑的類型等),可以得到2類不同的酚醛樹脂:一類稱為熱固性酚醛樹脂,它是一種含有可進一步反應的羥甲基活性基團的樹脂,如果合成瓜不加控制,則會使體型縮聚反應一直進行至形成不熔、不溶的具有三向網絡結構的固化樹脂,因此這類樹脂又稱為一階樹脂;另一類稱為熱塑性酚醛樹脂,它是線型樹脂,在合成過程中不會形成三向網絡結構,在進一步的固化過程中必須加入固化劑,這類樹脂又稱為二階樹脂。這兩類樹脂的合成和固化原理并不相同,樹脂的分子結構也不同。酚醛樹脂改性的目的主要是:改進它脆性或其它物理性能,提高它對纖維增強材料的粘結性能,并改善復合材料的成型工藝條件等。 

酚醛樹脂的改性過程、目標,一般通過哪些途徑實現?據中國酚醛樹脂網專家介紹,具體主要有有:一是封鎖酚羥基,酚醛樹脂的酚羥基在樹脂制造過程中,一般不參加化學反應,在樹脂分子鏈中留下的酚羥基容易吸水,使固化制品的電性能、耐堿性和力學性能下降,同時酚羥基易在熱或紫外光作用下,生成醌或其它結構,造成顏色的不均勻變化;二是引進其它組分,引進與酚醛樹脂發生化學反應,或與它相容性較好的組分,分隔或包圍羥基從而達到改變固化速度,降低吸水性的目的,引進其它的高分子組分,則可兼具2種高分子材料的優點。首先是聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂――工業上應用得最多的是,用聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂,它可提高樹脂對玻璃纖維的粘結力,改善酚醛樹脂的脆性,增加復合材料的力學強度,降低固化速率從而有利于降低成型壓力。用作改性的酚醛樹脂通常是用氨水,或氧化鎂作催化劑合成的苯酚甲醛樹脂;用作改性的聚乙烯醇縮醛是,一個含有不同比例的羥基、縮醛基及乙酰基側鏈的高聚物,據中國酚醛樹脂網專家介紹,其性質取決于:聚乙烯醇縮醛的分子量;聚乙烯醇縮醛分子鏈中羥基、乙酰基和縮醛基的相對含量;所用醛的化學結構。由于聚乙烯醇縮醛的加入,使樹脂混合物中酚醛樹脂的濃度相應降低,減慢了樹脂的固化速率,使低壓成型成為可能,但是制品的耐熱性有所降低。 

改進目的主要包括改善脆性或其它物理性能,提高它對纖維增強材料的粘結性能,并改善復合材料的成型工藝條件等。這方面改性其次是聚酰胺改性酚醛樹脂。經聚酰胺改性的酚醛樹脂,提高了酚醛樹脂的沖擊韌性和粘結性,并改善了樹脂的流動性、仍保持酚醛樹脂優點,用作改性的聚酰胺是一類羥甲基聚酰胺,利用羥甲基或活潑氫在合成樹脂過程中,或在樹脂固化過程中發生反應形成化學鍵而達到改性的目的。據中國酚醛樹脂網專家介紹,其次是環氧改性酚醛樹脂,用40%的一階熱固性酚醛樹脂,和60%的二酚基丙烷型環氧樹脂混合物,制成的復合材料可以兼具兩種樹脂的優點,改善它們各自的缺點,從而達到改性的目的;這種混合物具有環氧樹脂優良的粘結性,改進了酚醛樹脂的脆性,同時具有酚醛樹脂優良的耐熱性,改進了環氧樹脂耐熱性較差的缺點。這種改性是通過酚醛樹脂中的羥甲基,與環氧樹脂中的羥基及環氧基進行化學反應,以及酚醛樹脂中的酚羥基,與環氧樹脂中的環氧基進行化學反應,最后交聯成復雜的體型結構來達到的。最后是有機硅改性酚醛樹脂,有機硅樹脂具有優良的耐熱性和耐潮性,可以通過使用有機硅單體線性酚醛樹脂中的酚羥基,或羥甲基發生反應來改進酚醛樹脂的耐熱性和耐水性。采用不同的有機硅單體或其混合單體與酚醛樹脂改性,可得不同性能的改性酚醋樹脂,具有廣泛的選擇性。

用有機硅改性酚醛樹脂制備的復合材料,可在200~260℃下工作應用相當時間,并可作為瞬時耐高溫材料,用作火箭、導彈等燒蝕材料。另外還有硼改性酚醛樹脂。酚醛樹脂雖然是最老的一類熱固性樹脂,但由于它原料易得、合成方便,以及良好的機械強度和耐熱性能,尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能,而且本身又有廣泛改性的余地,所以目前酚醛樹脂仍廣泛用,而改性則使它適應能力更強。據中國酚醛樹脂網專家介紹,由于在酚醛樹脂的分子結構中,引入了無機的硼元素,硼酚醛樹脂比酚醛樹脂的耐熱性,瞬時耐高溫性能和力學性能更為優良;硼改性酚醛樹脂的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒蝕性,從而比普通酚醛樹脂好得多,它們多用于火箭、導彈,和空間飛行器等空間技術領域,以作為優良的耐燒蝕材料。據中國酚醛樹脂網專家介紹,其它還有:二甲苯改性酚醛樹脂,二甲苯改性酚醛樹脂是在酚醛樹脂的分子結構中,引入疏水性結構的二甲苯環,由此改性后的酚醛樹脂的耐水性、耐堿性、耐熱,及電絕緣性能得到改善;二苯醚甲醛樹脂,二苯醚甲醛樹脂是用二苯醚代替苯酚和甲醛縮聚而成的,二苯醚甲醛樹脂的玻璃纖維增強復合材料具有優良的耐熱性能,可用作H級絕緣材料,它還具有良好的耐輻射性能,吸濕性也很低。

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