腰果酚改性酚醛泡沫的制備與性能研究.pdf

1、酚醛泡沫相對于傳統(tǒng)的保溫材料，具有突出的難燃、低煙、低毒特性和優(yōu)異的耐熱性及隔熱性。但酚醛泡沫具有硬脆、易粉化、掉渣厲害等缺點，且傳統(tǒng)的酚醛泡沫生產(chǎn)過程中，采用苯酚與37％的甲醛溶液反應(yīng)，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水。另一方面，隨著石油化工原料價格的上漲以及天然礦物資源的逐漸衰竭，使得人們越來越重視天然可再生資源在制備酚醛泡沫方面的應(yīng)用。腰果酚是一種非常難得的天然生物質(zhì)酚，能在化學(xué)品合成中替代多種酚類精細(xì)石化原料。利用腰果酚替代苯酚為原料制備的酚

2、醛泡沫，可以提高酚醛泡沫的性能，擴(kuò)大酚醛泡沫的應(yīng)用領(lǐng)域，降低酚醛泡沫生產(chǎn)的環(huán)境污染問題。
　　 本論文首先利用多聚甲醛與苯酚為原料制備甲階酚醛樹脂，探討了多聚甲醛/苯酚摩爾比、縮聚反應(yīng)溫度、催化劑加入量對樹脂性能及其可發(fā)性的影響，對合成的甲階酚醛樹脂進(jìn)行物理和化學(xué)測定，結(jié)果表明:采用多聚甲醛與苯酚為原料制備甲階酚醛樹脂完全可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的廢水零排放;甲階酚醛樹脂的合成最佳條件為:多聚甲醛/苯酚摩爾比1.8，縮聚反應(yīng)溫度90℃

3、，催化劑加入量5g（以100g苯酚質(zhì)量為基準(zhǔn)），此時樹脂粘度為2600mPa·s、游離甲醛含量為1.23％、游離苯酚含量為5.43％、樹脂分子量在250到300左右，熱失重質(zhì)量殘留率在50％以上，樹脂性能皆能較好滿足甲階酚醛樹脂性能要求，且成本較低。
　　 其次，在甲階酚醛樹脂制備工藝的基礎(chǔ)上，利用腰果酚代替部分苯酚制備改性甲階酚醛樹脂，研究腰果酚替代量對改性甲階酚醛樹脂性能及其泡沫性能的影響，并利用DSC分析方法對腰果酚改性甲

4、階酚醛樹脂進(jìn)行固化動力學(xué)分析。結(jié)果表明:用腰果酚增韌酚醛泡沫，可以明顯改善酚醛泡沫的力學(xué)性能，且生產(chǎn)成本相對于基礎(chǔ)甲階酚醛樹脂明顯降低;當(dāng)腰果酚含量為10％時:樹脂粘度4650mPa·s，游離苯酚含量5.15％，游離甲醛含量0.68％，酚醛泡沫的彎曲強(qiáng)度達(dá)到最佳值0.25MPa，壓縮強(qiáng)度達(dá)到最大值0.20MPa，但增韌酚醛泡沫的阻燃性和熱穩(wěn)定性都有所下降;采用DSC研究樹脂固化動力學(xué)，得到固化反應(yīng)動力學(xué)模型，摩爾比(1.8)條件下，腰果

5、酚含量10％樹脂固化反應(yīng)指數(shù)為0.75，固化反應(yīng)活化能為108.5KJ.mol-1;腰果酚含量為0％樹脂固化反應(yīng)指數(shù)為0.76，固化反應(yīng)活化能為98.13KJ.mol-1。
　　 最后，利用非反應(yīng)型填料氫氧化鋁對腰果酚改性酚醛泡沫進(jìn)行填充改性，探討了氫氧化鋁添加量對腰果酚改性酚醛泡沫性能的影響。結(jié)果表明:阻燃劑氫氧化鋁的引入對酚醛泡沫的臨界氧指數(shù)及力學(xué)性能有較大影響，當(dāng)氫氧化鋁含量為10％時，酚醛泡沫性能較好，此時酚醛泡沫氧指數(shù)