納米顆粒改性酚醛樹脂的研究.pdf

1、本文闡述了納米粒子改性高分子材料的發(fā)展概況和研究現(xiàn)狀，介紹了納米材料在聚合物材料改性中的應用，并對酚醛樹脂的研究現(xiàn)狀進行了簡單的論述。利用納米粒子對鎂碳磚生產(chǎn)用的結(jié)合劑酚醛樹脂進行了改性，使酚醛樹脂的固含量和殘?zhí)剂康玫搅颂岣?，制得的酚醛樹脂起始熱分解溫度高、抗氧化性能佳并且其常溫粘度不超過100泊，可以作為耐火材料結(jié)合劑的改性酚醛樹脂。改性酚醛樹脂通過兩條工藝路線合成。 工藝路線一：利用有機硅(TEOS)溶膠—凝膠法在位生成納米

2、SiO2粒子改性酚醛樹脂。研究了反應工藝條件對酚醛樹脂改性的影響。利用正交實驗方法得到了優(yōu)化的合成工藝條件，改性酚醛樹脂的各項常規(guī)指標均優(yōu)于普通酚醛樹脂，其中殘?zhí)悸士梢赃_到50.75％，比普通酚醛樹脂的殘?zhí)悸?40.80％)提高了近10個百分點。通過IR和TG-DTA對改性樹脂進行分析，結(jié)果表明，有機硅改性劑與酚醛樹脂間發(fā)生了相互作用，降低了酚羥基的相對含量，并在酚醛樹脂分子鏈上引入了雜原子Si，酚醛樹脂的抗氧化性和熱穩(wěn)定性得到了一定的

3、改善。FESEM照片可以看到有機硅改性酚醛樹脂800℃炭化后生成了炭纖維，而且所生成半徑大致為350nm～450nm的SiO2粒子分布于酚醛樹脂的炭化物中，分布較均勻且與基體的結(jié)合較好，有利于酚醛樹脂力學性能的提高。 工藝路線二：先將納米炭黑粒子經(jīng)混酸表面氧化，使其表面富含有機官能團，然后利用共混法在位生成改性酚醛樹脂。當表面氧化納米炭黑的加入量為3％時，改性酚醛樹脂的常規(guī)指標達到了預期要求，并且殘?zhí)悸实淖畲笾禐?7.21％，高

4、出普通酚醛樹脂近7個百分點。通過IR和TG-DTA分析，表面改性納米炭黑粒子主要通過較強的物理作用直接吸附在酚醛樹脂分子鏈上，另有少量與酚醛樹脂分子鏈間起化學作用。經(jīng)納米炭黑改性的酚醛樹脂熱分解溫度比普通酚醛樹脂提高了約170℃，碳氧化溫度提高了約178℃。FESEM照片顯示炭黑改性酚醛樹脂炭化過程平穩(wěn)，納米炭黑粒子在酚醛樹脂基體中與酚醛樹脂分子作用，炭黑呈粒徑為20nm～50nm的近球形粒子，分散均勻且基本無團聚。 制磚實驗結(jié)

5、果表明，以改性酚醛樹脂為結(jié)合劑能有效的減小顯氣孔率，增大體積密度以及明顯地提高磚的耐壓強度。特別是以TEOS和納米炭黑改性酚醛樹脂為結(jié)合劑的鎂碳磚經(jīng)200℃×12h熱處理后的常溫耐壓強度有較大程度(分別約38.5％和30.4％)的提高，分別達到了43.94MPa和41.35MPa。試樣磚坯的性能檢測表明，隨處理溫度的升高，試樣磚坯的耐壓強度和體積密度越來越小，顯氣孔率越來越大，200℃到1100℃之間各指標變化顯著，1100℃到1550