新型改性低毒脲醛樹脂的合成及其UF-SF復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、本論文選用六亞甲基四胺做催化劑，用聚乙烯醇、三聚氰胺和硫脲作為改性劑，采用三次投料的工藝對脲醛樹脂(UF)進(jìn)行改性，通過優(yōu)化配方，最后找出制備改性低毒的UF樹脂最佳配方和工藝，按照GB/T 14074.1～13-93的檢測標(biāo)準(zhǔn)，對自制的改性樹脂進(jìn)行性能檢測，并借助FTIR、DSC等手段以及應(yīng)用Kissinger理論對UF的結(jié)構(gòu)和固化動力學(xué)進(jìn)行探討；對劍麻纖維進(jìn)行堿處理、爆破處理，并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征；用模壓成型法制備出UF/SF復(fù)合

2、材料，通過測試復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能、蠕變、應(yīng)力松弛、熱穩(wěn)定性能、吸水性能以及電性能等，研究了固化劑施用量、UF的含量、UF樹脂性能、劍麻處理方式對其性能的影響；對復(fù)合材料的斷裂面、磨損面進(jìn)行電鏡掃描(SEM)分析，探討了其宏觀力學(xué)性能和耐磨性能產(chǎn)生的原因和作用機理。通過上述內(nèi)容的研究，主要得出以下結(jié)論： (1)由優(yōu)化配方實驗可知，甲醛與尿素的摩爾比為1.2：1，三聚氰胺、聚乙烯醇和硫脲加入量分別為2.0％、1.5％和1.0％時

3、UF樹脂性能最佳，甲醛含量降低到了0.10％，樹脂貯存穩(wěn)定性好，貯存期大于80d，粘度、固含量等綜合性能優(yōu)良。 (2)固化實驗研究結(jié)果表明，改性UF較普通UF能在較低溫度下固化。改性樹脂的固化峰的起始溫度位于60.0℃，最高溫度位于94.7℃，終止溫度位于104.0℃，分別比未改性樹脂的提前了57.1℃、23.4℃、22.8℃，這說明加入改性劑后，UF樹脂的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，改性后的UF樹脂對固化的工藝條件要求降低，在較低溫度下就

4、能固化，達(dá)到降低成本的要求；應(yīng)用Kissinger理論對樹脂固化動力學(xué)研究表明，改性UF樹脂的表觀活化能Ea=88.51367 kJ/mol，頻率因子A=5.6×10<'8>。 (3)DSC分析及對不同固化劑施用量的復(fù)合材料的性能測試都表明，改性UF固化劑氯化銨最佳施用量范圍為1.0％～1.5％。用量為1.0％時，復(fù)合材料的耐沖擊強度達(dá)到12.39 kJ/m<'2>；耐磨性能最優(yōu)，磨損體積僅為1.47×10<'-6>m<'3>，

5、固化劑增加到3.0％時，其磨損體積增加42倍多：固化劑施用量為1.5％時，彎曲性能最好，硬度最高，彎曲強度達(dá)到了71.26MPa。 (4)研究發(fā)現(xiàn)，改性脲醛樹脂用量為30％～40％時復(fù)合材料性能最好，效果最佳。UF樹脂為30％時，沖擊強度最大，達(dá)到12.24 kJ/m<,2>，是50％時的2.7倍；當(dāng)UF用量為40％時，其彎曲強度、彎曲模量、比強度、比模量分別是15％用量的2.86倍，1.97倍，2.79倍，1.92倍；而UF用

6、量為15％的復(fù)合材料磨損體積是40％的20.5倍。 (5)實驗表明，樹脂改性和劍麻改性均能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。UF2/SF3復(fù)合材料的比強度為36.04MPa·cm<'3>/g，UF1/SF1的比強度為9.03 MPa·cm<'3>/g，前者比后者提高了300％；UF2/SF1復(fù)合材料的彎曲模量、沖擊強度分別比UF1/SF1復(fù)合材料的提高了201％、107％；UF1/SF3的磨損體積是UF2/SF3的3.27倍; UF2/S