PF研究之低高环二高炭4PF研究之低高环二高炭4林韦君
PF研究之低高环(二)高炭4,PF研究之低高环(二)高炭4
低酚:改变传统合成工艺,在热塑性酚醛树脂合成过程中加入1种有机酸A,得到低游离酚酚醛树脂,考察酚、醛物质的量比,有机酸A用量对树脂软化点的影响,以及反应温度、反应时间对树脂中游离酚含量的影响,确定了最佳合成工艺条件。高炭:硼改性、钼改性、芳基酚改性及硅氮烷,改性酚醛树脂、酚三嗪树脂、苯并恶嗪树脂的研究进展,上述改性后的酚醛树脂、耐热性显著提高,为耐烧蚀材料的应用提供了理论依据,为新一代的高残炭树脂的开发提供了方向,指出今后的耐烧蚀材料领域仍然会发挥重要的作用。环保:采用多聚甲醛替代37%的甲醛水溶液,可以合成用于覆膜砂生产的热塑性酚醛树脂,以上述热塑性酚醛树脂生产中,排放的全部废水、多聚甲醛、苯酚为原料,可以合成多种用途的热固性酚醛树脂,这一联产工艺彻底解决了酚醛树脂生产企业的废水排放问题,热塑性酚醛树脂的成本仅增加1.24%、而热固性酚醛树脂可减少10.2%以上的支出,因此经济上也是可行的
苯并恶嗪最显著的特点是分子结构的可设计性强,可以根据应用的需要,选择不同的酚源或者胺源,合成出不同结构的苯并恶嗪,达到进一步改善其固化物的综合性能。普通的苯并恶嗪(不含其他附加的官能团)的残炭率较低,一般在N2保护下,800℃的残炭率为28~30%左右,主要是因为聚苯并恶嗪树脂自身交联密度低的原因。所以提高聚苯并恶嗪树脂交联密度成为国内外学者研究的焦点。
Ishida等合成了含降冰片烯基的苯并恶嗪(NOB),与含马来酰亚胺基的苯并恶嗪(MIB)。在MIB中引入的马来酰亚胺基与恶嗪环有部分共轭,可以提高材料的刚性和热稳定性。MIB在N气中800℃的残炭率为56%,NOB在N2气下,800℃的残炭率为58%,而且体系的粘度与原来相比没有增加。
Ishida等选用带活性基团的原料合成的,具有乙炔基活性基团的苯并恶嗪中间体,其在氮气中的成炭率高达81%,5%的热失重温度为491℃。10%的热失重温度为592℃,含有氰基的苯并恶嗪中间体在N2中的残炭率为77%~80%。因为在热固化的过程中,除了恶嗪开环聚合外,乙炔官能团及氰基聚合形成了高度热稳定的交联网络。
北京化工大学张炳伟等人用无溶剂法,合成了含有烯丙基的苯并恶嗪,烯丙基在热固化的过程中发生交联,大大提高了固化产物的交联密度,进而使聚苯并恶嗪树脂的热力学性能和残炭率提高。为了在提高苯并恶嗪残炭率的同时,改善聚苯并恶嗪的加工性能,Marvin等人在苯并恶嗪中引入呋喃环,形成一种含有呋喃环和苯并恶嗪环的混合物,苯并恶嗪环/呋喃环物质的量比在0.001~10变化。此种混合物N2保护下,700℃的残炭率最高为73%。
顾宜等人发明了一种含有醛基的耐热性苯并恶嗪树脂的复合物。该树脂复合物的苯并恶嗪开环固化过程中,醛基同时参与反应,提高了固化物的交联密度从而提高了固化物的耐热性。他们制备的2-萘醛与二胺型苯并恶嗪复合物失重5%的温度为490℃,失重10%的温度为597℃,在N2气氛中,800℃的残炭率为74.3%。
(三)结论 本文综述了近年来国内外学者通过对酚醛树脂进行结构改性,使酚醛树脂的残炭率得到了显著的提高,进而提高了酚醛树脂的耐烧蚀性能。虽然随着科学技术的进步,开发出许多的耐烧蚀材料,但是由于酚醛树脂的技术成熟、工艺简单、成本低廉、烧蚀性能良好、残炭率较高。可以预见,酚醛树脂在今后的耐烧蚀材料领域,仍然会发挥重要的作用。
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