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【聚乙烯蜡】环氧改性硅酚醛树脂的制备与性能

返回列表 来源: 发布日期: 2019.11.16

酚醛树脂(PF)作为用量最大的热固性树脂之一,其原料价格低廉,合成工艺简便,且具有优良的力学性能、尺寸稳定性、阻燃性及电绝缘性等特点,在化工、建筑、机械、航空航天等多个领域获得了广泛应用。然而,传统PF由于分子结构中的酚羟基和亚甲基易氧化,使其耐热性受到影响,限制了其在某些领域特别是高温领域中的应用。聚乙烯蜡小编接下来给大家介绍环氧改性硅酚醛树脂的制备与性能

为提高PF的热稳定性,将硅原子引入到PF大分子结构中部分封锁酚羟基,同时形成较C—O键(326 kJ/mol)具有更高键能的Si—O键(460 kJ/mol),是改善PF耐热性的有效途径。然而,传统硅酚醛树脂(SPF)制备过程复杂,存在有机硅单体的水解自聚、酚醛自聚、单体与酚醛共聚等反应,反应聚合程度难以控制。笔者在前期研究中,已通过酯交换法合成制备出了新型SPF,解决了上述SPF制备过程中反应过程难以控制的问题;然而,制备出的新型SPF韧性不佳,产品应用受到一定限制,需进一步提高其韧性。

河南工业大学等从分子结构设计出发,以具有较高韧性的E–20环氧树脂(EP)为改性剂,将其与苯酚在酸性条件下,通过酚羟基与环氧基的开环聚合,将EP以化学共聚的方式进行接枝,制备出分子结构中含有环氧基团长分子链的EP改性SPF (ESPF),以期提高SPF的韧性及粘结强度,并对ESPF的结构和热稳定性等进行了表征和分析,研究了其作用机理。

主要原材料

苯酚;甲基三甲氧基硅烷(MTMS);EP,工业级;多聚甲醛;六亚甲基四胺;Bronsted酸;柳木粉,工业级;碳酸钙。

ESPF的制备

在装有冷凝器、温度计和机械搅拌器的三口烧瓶中加入苯酚、EP和MTMS,搅拌至EP完全溶解,混合液形成均匀溶液后,加入一定量的催化剂(Bronsted酸),同时在N2气氛保护下,搅拌升温至160℃,在回流的状态下反应保持5 h,之后冷却降温至90℃,加入一定量的多聚甲醛至完全溶解后,缓慢升温至110℃反应至凝胶,停止反应,调节pH值至中性,将样品快速置于120℃真空干燥箱内真空脱水干燥3 h,得到浅黄色透明的热塑性ESPF;将干燥后的ESPF加入质量分数10%的六亚甲基四胺破碎成粉,合成了5组EP含量不同的ESPF。ESPF合成反应机理如图1所示。 聚乙烯蜡,聚乙烯蜡生产厂家


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ESPF模塑粉的制备与固化

选用柳木粉和碳酸钙的混合物作为被粘结物,ESPF粉、柳木粉、碳酸钙按照质量比5∶3∶2进行共混,投料,模具于180℃平板硫化机下预热5 min,保压20 min,自然冷却至室温,初步固化,脱模;制得尺寸规格为8 mm×8 mm×100 mm的样条,依次在80,100,120,140,160℃分别固化2 h,180℃固化4 h的固化条件下进行二次固化,制备成样条,待测力学性能。

ESPF性能汇总

(1) FTIR分析表明,EP以化学共聚的方式成功接枝到ESPF分子结构中;ESPF的流动度均介于30~60 mm之间,表现为良好的可加工性。工业生产中最高固化温度应高于160℃,以保证其完全固化。

(2)随着EP含量的增加,ESPF的弯曲强度和冲击强度均呈现先增大后减小趋势,且EP质量分数为15%时,ESPF的弯曲强度和冲击强度均达到最大值,分别为55.13 MPa和3.58 kJ/m2,较改性前的弯曲强度及冲击强度分别提高了16.63%和20.54%,达到了提高其韧性的目的。

(3) TG分析表明,ESPF的弯曲强度及冲击强度为最大值时,ESPF在1 000℃时的残炭率仍保持57.3%,是一种热稳定性和韧性均优异的高性能树脂。


EBS




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