酚醛樹脂的固化動力學(xué)研究.pdf

1、熱塑性酚醛樹脂粉末作為結(jié)合劑，可以提供高黏結(jié)強(qiáng)度，提高機(jī)械性能和耐磨性，被廣泛應(yīng)用于不同硬度的砂輪的生產(chǎn)中。目前，該類樹脂的固化工藝在工業(yè)生產(chǎn)中比較紊亂，一直沒有一個確定、合理的固化工藝，對其的固化動力學(xué)的研究，可以對樹脂的固化過程進(jìn)行全面的分析，對樹脂的固化行為進(jìn)行描述，從而為其在砂輪制作中的固化成型工藝提供一定的理論依據(jù)。
　　 根據(jù)非等溫差示掃描量熱曲線，通過化學(xué)熱反應(yīng)動力學(xué)方法對酚醛樹脂的固化動力學(xué)進(jìn)行了研究。采用模型擬

2、合法，求解了固化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，結(jié)合n級模型和自催化模型進(jìn)行了研究，運(yùn)用分段擬合法建立了準(zhǔn)確的固化動力學(xué)模型。研究結(jié)果表明，固化反應(yīng)前中期遵循自催化反應(yīng)機(jī)理，固化后期符合n級反應(yīng)模型，反應(yīng)受擴(kuò)散控制影響不明顯。模型擬合曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)十分吻合，證實(shí)了分段擬合模型的準(zhǔn)確性。研究還發(fā)現(xiàn)，Crane方程所求的反應(yīng)級數(shù)不能準(zhǔn)確描述此樹脂體系的固化行為，并創(chuàng)新型采用線形擬合法求出反應(yīng)級數(shù)。
　　 采用非模型擬合法計(jì)算得到了固化速率及活化能與

3、固化度的關(guān)系曲線，對此樹脂體系的固化反應(yīng)階段及固化行為進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，固化反應(yīng)分為凝膠化，交聯(lián)和擴(kuò)散三個階段，其中擴(kuò)散效應(yīng)比較微弱；對Friedman，F(xiàn)lynn-Wall-Ozawa，Kissinger-Akahira-Sunose三種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)riedman法有偏差，而后兩種方法的結(jié)果十分接近，并能對固化行為進(jìn)行準(zhǔn)確的反映。等溫固化行為的預(yù)測結(jié)果顯示，非模型擬合法能很好的預(yù)測等溫條件下固化度與固化時(shí)間的曲線

4、，模型擬合法預(yù)測能力較弱。
　　 在已建立的酚醛樹脂的固化反應(yīng)動力學(xué)的理論研究的基礎(chǔ)上，通過紅外光譜對樹脂固化前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，可以發(fā)現(xiàn)，固化反應(yīng)過程中酚環(huán)的對位活性點(diǎn)優(yōu)先反應(yīng)，固化后，酚醛樹脂中芳環(huán)與亞甲基的連接以o-p'為主，存在少量的甲亞胺鍵，沒有苯并噁嗪。最后，對樹脂的固化工藝進(jìn)行了研究，并通過熱穩(wěn)定性能分析、力學(xué)性能測試和磨削性能測試，分析了此酚醛樹脂在金剛石砂輪中的應(yīng)用能力，結(jié)果表明，此樹脂耐磨性優(yōu)良，磨削比高于