硼、亞麻油改性酚醛樹(shù)脂的合成及其在摩阻材料中的應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迅速，各行業(yè)對(duì)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(shù)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(shù)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(biāo)。因此，如何通過(guò)改性提高其耐熱性和柔韌性已成為急待解決的問(wèn)題。本研究用化學(xué)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(shù)脂、亞麻油改性酚醛樹(shù)脂、硼-亞麻油雙改性酚醛

2、樹(shù)脂。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究得出了合成改性酚醛樹(shù)脂的最佳工藝條件，包括原料的配比、反應(yīng)溫度及時(shí)間、催化劑的用量等。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴硼改性酚醛樹(shù)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(zhì)量為苯酚的3％），在90-100℃反應(yīng)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(yīng)3h，停止加熱并進(jìn)

3、行真空脫水，脫水溫度為120℃，脫水時(shí)間為45min，冷卻出料。⑵亞麻油改性酚醛樹(shù)脂的最佳工藝：將苯酚、亞麻油及對(duì)甲基苯磺酸（苯酚：亞麻油：對(duì)甲基苯磺酸=1:0.5:0.01（質(zhì)量比））加到三口燒瓶中，升溫?cái)嚢?，?30-140℃反應(yīng)3h，得到苯酚-亞麻油產(chǎn)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?cái)嚢?，?00-110℃反應(yīng)2h，然后停止加熱并真空脫水，脫水溫度為100℃-

4、110℃，脫水時(shí)間為45-50min，冷卻出料。⑶硼-亞麻油雙改性酚醛樹(shù)脂的最佳工藝：裝有電動(dòng)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(zhì)量為苯酚的3％）。在高速攪拌下加熱至90~100℃，反應(yīng)2~3小時(shí)，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(zhì)量比為1:0.5），在高速攪拌下升溫至100~110℃，保溫回流反應(yīng)3小時(shí)，然后在140℃

5、溫度下抽真空脫水，脫水時(shí)間為45min，冷卻出料。⑷在紅外光譜儀、熱分析儀、萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)等儀器上對(duì)改性后的酚醛樹(shù)脂進(jìn)行測(cè)試，然后分析其機(jī)理，得出：改性酚醛樹(shù)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(jié)構(gòu)，可顯著提高樹(shù)脂的耐熱性；而引入亞麻油柔性長(zhǎng)鏈，起到內(nèi)增韌作用，使其柔韌性得到改善。對(duì)改性酚醛樹(shù)脂的力學(xué)性能測(cè)試表明：亞麻油改性酚醛樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度最大，分別比普通酚醛樹(shù)脂提高了3.9倍和1.5倍，硼改性酚醛

6、樹(shù)脂的硬度最大，比普通酚醛樹(shù)脂高出5.4%。⑸以改性后的酚醛樹(shù)脂作為基體、加入增強(qiáng)劑和調(diào)料等制備摩阻材料，并在摩擦試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試其摩擦磨損性能，結(jié)果表明：普通酚醛樹(shù)脂基摩阻材料、硼改性酚醛樹(shù)脂基摩阻材料、亞麻油改性酚醛樹(shù)脂基摩阻材料、硼-亞麻油雙改性酚醛樹(shù)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