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高性能酚醛泡沫塑料的合成与制备研究

作　者: 罗朝霞
导　师: 李晓林
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 热固性酚醛树脂分子量分布酚醛泡沫三聚氰胺腰果壳油增韧
分类号: TQ328
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

酚醛泡沫是一种新型的绝热保温材料，它具有耐热、耐酸腐蚀、阻燃性优异、低烟无毒的特性，但是存在性脆、易掉渣的缺点。本文针对酚醛树脂泡沫增韧这一问题，通过对树脂的合成研究、工艺控制，以及发泡配方和工艺的探讨，初步得到了一种较好的树脂合成工艺条件和韧性增强的酚醛泡沫塑料。本文对高性能热固性酚醛树脂的合成条件进行了研究与探讨，首先研究了在F／P摩尔比1.6下，在不同的催化剂体系中，反应温度、反应时间对树脂分子量、分子量分布、分子结构的影响，同时考察了反应温度、反应时间对树脂反应活性、凝胶速度、粘度和固含量的影响，最终确定了适合树脂发泡的最佳合成催化剂体系，同时确定了合成反应的较为合适的工艺条件(反应温度和反应时间)。结果表明：双催化剂体系比单催化剂体系的树脂活性高、分子结构规整且性能要好，合成反应温度在95℃左右，反应时间在90-120min左右，得到的树脂分子量合适、分子量分布较窄。其次，考察了双催化剂体系下，不同分子量分布的树脂的分子结构、力学性能、耐热性能。结果表明：分子量分布和分子结构不同的树脂的力学性能各异。当数均分子量Mn＞430，分子量分布中酚醛树脂大于三、四聚体的分子量级分占多数时，树脂的强度都比较高。尤其是三、四聚体到二十聚体占有量比例最高，并且超高分子量级份极少时，树脂强度达到最高值2.05MPa。分子量分布不同的酚醛树脂，其热分解性能差异不大。再次，对树脂进行改性，考察了加入三聚氰胺、腰果壳油双改性后的树脂的分子结构和分子量，确定了合适的工艺条件。结果表明：加入三聚氰胺、腰果壳油双改性后，树脂的分子结构和分子量显著变化，分子量增加很快。最后，考察了树脂发泡情况，对影响树酚醛泡沫性能的因素进行了研究与探讨，同时比较了未改性树脂和改性树脂的发泡表面形貌及脆性(掉渣率)。结果表明改性后树脂泡沫的掉渣性明显减少，泡沫韧性增强。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-34
  1.1 前言  12
  1.2 酚醛树脂的合成反心  12-14
    1.2.1 热塑性酚醛树脂的合成  12-13
    1.2.2 热固性酚醛树脂的合成  13-14
    1.2.3 高邻位酚醛树脂的合成  14
  1.3 酚醛树脂的固化  14
    1.3.1 热塑性酚醛树脂的固化  14
    1.3.2 热固性酚醛树脂的固化  14
  1.4 影响酚醛树脂酚醛反应的因素  14-16
    1.4.1 苯酚取代基的影响  15
    1.4.2 酚醛摩尔比的影响  15
    1.4.3 催化剂的影响  15-16
    1.4.4 PH值的影响  16
    1.4.5 反应温度的影响  16
  1.5 酚醛树脂的结构与性能表征  16-17
    1.5.1 红外光谱  16
    1.5.2 核磁共振  16-17
    1.5.3 热分析  17
    1.5.4 凝胶渗透色谱GPC  17
    1.5.5 高效液相色谱HPLC  17
  1.6 酚醛树脂的增韧改性研究  17-23
    1.6.1 共混改性  18-20
    1.6.2 共聚改性  20-23
    1.6.3 国内外酚醛树脂增韧改性的新进展  23
  1.7 酚醛泡沫塑料的研究  23-32
    1.7.1 酚醛泡沫的发展  23-24
    1.7.2 发泡原理  24
    1.7.3 原料  24-27
    1.7.4 酚醛泡沫塑料的应用  27-29
    1.7.5 发泡工艺过程  29
    1.7.6 酚醛泡沫增韧研究  29-32
  1.8 酚醛树脂的发展和完善的方向  32-33
  1.9 课题研究的目的和意义  33
  1.10 本文研究的内容  33-34
第二章实验部分  34-43
  2.1 实验原材料  34
  2.2 实验仪器  34-35
  2.3 基础(未改性树脂)树脂合成  35-37
    2.3.1 基础配方  35
    2.3.2 实验步骤  35-36
    2.3.3 实验现象  36-37
  2.4 改性树脂合成  37-39
    2.4.1 配方  37-38
    2.4.2 实验步骤  38-39
    2.4.3 实验现象  39
  2.5 基础树脂发泡  39-40
    2.5.1 发泡配方  39
    2.5.2 实验步骤  39-40
    2.5.3 实验现象  40
  2.6 物性表征  40-43
    2.6.1 酚醛树脂的性能测试  40-41
    2.6.2 酚醛泡沫的性能测试  41-43
第三章实验结果分析  43-81
  3.1 基础树脂合成  43-60
    3.1.1 单催化体系  43-50
    3.1.2 双催化体系  50-60
  3.2 双催化体系中不同分子量分布的树脂性能研究  60-63
    3.2.1 不同分子量分布酚醛树脂的红外光谱分析  60-61
    3.2.2 不同分子量分布树脂的力学性能比较  61-63
    3.2.3 不同分子量分布树脂的热失重比较  63
  3.3 改性树脂合成  63-73
    3.3.1 腰果酚预聚体  64-66
    3.3.2 三聚氰胺改性酚醛树脂  66-68
    3.3.3 腰果酚预聚体改性酚醛树脂  68-70
    3.3.4 腰果酚和三聚氰胺双改性酚醛树脂  70-72
    3.3.5 小结  72-73
  3.4 基础树脂发泡情况  73
    3.4.1 单催化体系  73
    3.4.2 双催化体系  73
  3.5 树脂发泡性能  73-81
    3.5.1 粘度对泡沫体的影响  73-74
    3.5.2 树脂固含量对泡沫体的影响  74-75
    3.5.3 反应活性对泡沫体的影响  75
    3.5.4 发泡条件对泡沫性能的影响  75-76
    3.5.5 发泡剂用量对泡沫体综合性能的影响  76-77
    3.5.6 固化剂用量对泡沫性能的影响  77-78
    3.5.7 改性树脂的发泡效果  78-80
    3.5.8 小结  80-81
第四章结论与展望  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
研究成果及发表的学术论文  87-88
作者及导师简介  88-89
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  89-90

高性能酚醛泡沫塑料的合成与制备研究

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