硼、亞麻油改性酚醛樹脂的合成及其在摩阻材料中的應用.pdf

1、當今社會發(fā)展迅速，各行業(yè)對所需材料的性能要求也一直在提高，摩阻材料同樣如此，而酚醛樹脂作為摩阻材料的基體使用。在這種情況下，作為有著上百年歷史的酚醛樹脂已很難滿足新的發(fā)展要求，其耐熱性和柔韌性已成為影響其使用的重要指標。因此，如何通過改性提高其耐熱性和柔韌性已成為急待解決的問題。本研究用化學方法，以苯酚、甲醛為原料，鹽酸、氫氧化鈉、氨水等為催化劑，硼酸、亞麻油為改性劑，分別制備出了硼改性酚醛樹脂、亞麻油改性酚醛樹脂、硼-亞麻油雙改性酚醛

2、樹脂。通過大量的試驗研究得出了合成改性酚醛樹脂的最佳工藝條件，包括原料的配比、反應溫度及時間、催化劑的用量等。
　　本研究主要內容包括：⑴硼改性酚醛樹脂的最佳工藝：先將苯酚加入到三口燒瓶中，攪拌并升溫到90℃，然后加入硼酸（苯酚與硼酸的摩爾比為1:0.4），催化劑用氫氧化鈉（質量為苯酚的3％），在90-100℃反應2h，得到硼酸酚酯；邊攪拌邊加入甲醛（苯酚與甲醛的摩爾比為1:1.3），升溫到100-110℃，反應3h，停止加熱并進

3、行真空脫水，脫水溫度為120℃，脫水時間為45min，冷卻出料。⑵亞麻油改性酚醛樹脂的最佳工藝：將苯酚、亞麻油及對甲基苯磺酸（苯酚：亞麻油：對甲基苯磺酸=1:0.5:0.01（質量比））加到三口燒瓶中，升溫攪拌，在130-140℃反應3h，得到苯酚-亞麻油產物，停止加熱，冷卻到90℃。然后加入甲醛及氨水（苯酚：甲醛：氨水=1:1.3:0.06（摩爾比）），升溫攪拌，在100-110℃反應2h，然后停止加熱并真空脫水，脫水溫度為100℃-

4、110℃，脫水時間為45-50min，冷卻出料。⑶硼-亞麻油雙改性酚醛樹脂的最佳工藝：裝有電動攪拌器、冷凝管的三口燒瓶中，按1:0.4的摩爾比投入苯酚、硼酸，催化劑選用NaOH（質量為苯酚的3％）。在高速攪拌下加熱至90~100℃，反應2~3小時，回流分水；將體系溫度降至80℃左右，投入甲醛和亞麻油（苯酚：甲醛的摩爾比為1:1.3，苯酚：亞麻油的質量比為1:0.5），在高速攪拌下升溫至100~110℃，保溫回流反應3小時，然后在140℃

5、溫度下抽真空脫水，脫水時間為45min，冷卻出料。⑷在紅外光譜儀、熱分析儀、萬能拉力試驗機等儀器上對改性后的酚醛樹脂進行測試，然后分析其機理，得出：改性酚醛樹脂分子中引入硼元素后，可以生成高鍵能的B-O鍵及含硼的三向交聯(lián)結構，可顯著提高樹脂的耐熱性；而引入亞麻油柔性長鏈，起到內增韌作用，使其柔韌性得到改善。對改性酚醛樹脂的力學性能測試表明：亞麻油改性酚醛樹脂的沖擊強度和拉伸強度最大，分別比普通酚醛樹脂提高了3.9倍和1.5倍，硼改性酚醛

6、樹脂的硬度最大，比普通酚醛樹脂高出5.4%。⑸以改性后的酚醛樹脂作為基體、加入增強劑和調料等制備摩阻材料，并在摩擦試驗機上測試其摩擦磨損性能，結果表明：普通酚醛樹脂基摩阻材料、硼改性酚醛樹脂基摩阻材料、亞麻油改性酚醛樹脂基摩阻材料、硼-亞麻油雙改性酚醛樹脂摩阻材料在50N載荷下的平均摩擦系數(shù)分別為0.421、0.513、0.487、0.518；在50N載荷下的磨損率分別為0.62、0.49、0.21、0.18（單位為10-7cm3·(N