高邻位苯醚型酚醛树脂合成及在无氨模塑料上应用研究

论文摘要

酚醛树脂和酚醛模塑料分别是工业领域中最早生产、用途广泛的树脂和复合材料,随着科技的发展,行业对酚醛树脂和模塑料的性能要求不断提高。在模塑料方面,传统的二步法酚醛模塑料需要使用乌洛托品（HTMA）作为固化剂,在固化过程中HTMA会分解释放出游离氨和含氮化合物（含量可达到0.3% - 0.9%）,对于含有金属嵌件的电气元件和高档模塑制品,制品中残留的游离氨会严重影响质量及使用寿命,因此,开发和生产不含HTMA的无氨模塑料就成为行业的热点,目前国内市场上用于无氨模塑料的酚醛树脂多是以强碱作为催化剂合成的Resole树脂,此种Resole树脂在加工过程中会产生粘辊、粘模等缺陷,严重影响生产效率和制品质量;而采用醋酸锌作为催化剂合成的高邻位热固性酚醛尽管在粘模问题上有所改善,但存在反应速度慢、生产效率低等严重问题,尚无法满足实际生产需求。基于目前高邻位酚醛树脂及其无氨模塑料的重要性及研发现状,本文展开高邻位酚醛树脂的合成及其无氨模塑料的组成及工艺研究。论文主体内容分为三个部分:首先,以醋酸锌为催化剂,研究了甲醛浓度、甲醛与苯酚摩尔比、催化剂用量、脱水工艺条件、溶剂等因素对聚合反应的影响。研究结果表明,这些因素均对聚合反应产生影响,通过采用高浓度的甲醛可大大缩短缩聚时间。探讨了高邻位酚醛缩合反应机理,优化了树脂脱水工艺,并选择合适的溶剂,制得了生产可行的、符合模塑料使用要求的高邻位酚醛树脂溶液。其次,采用FTIR、GPC、DSC等手段研究了本文制得的高邻位酚醛树脂的固化行为及固化物结构与性能,比较分析了本文制得的高邻位酚醛树脂与常规Novolac、Resole树脂的结构与性能,为高性能酚醛树脂的研发提供理论依据。最后,分别以本文制得的高邻位酚醛树脂溶液和常规Resole为基体,采用湿法工艺制备无氨模塑料。探讨了两种树脂基体制备无氨模塑料的工艺可行性,考察了组分配比对无氨模塑料性能的影响,研究了制备工艺对无氨模塑料性能的影响,确立了制备无氨模塑料的最佳配比及合适的工艺条件。研究结果表明,以本文制得的高邻位酚醛树脂为基体可以制备出游离氨含量极低且综合性能优于常规模塑料的新型高性能模塑料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 酚醛树脂
• 1.1.1 酚醛树脂发展概述
• 1.1.2 酚醛树脂的分类、合成与固化
• 1.1.3 酚醛树脂的性能
• 1.1.4 酚醛树脂的应用领域
• 1.1.5 酚醛树脂的改性及发展方向
• 1.2 酚醛模塑料
• 1.2.1 酚醛模塑料的组成
• 1.2.2 酚醛模塑料生产工艺
• 1.2.3 酚醛模塑料成型加工工艺
• 1.2.4 酚醛模塑料的性能及应用
• 1.2.5 酚醛模塑料的新发展
• 1.2.6 酚醛模塑料的发展趋势
• 1.3 无氨模塑料研究现状
• 1.4 本论文研究目的和意义
• 1.5 本论文研究内容
• 第二章 高邻位苯醚型树脂的合成工艺研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 高邻位苯醚型树脂的合成工艺
• 2.1.4 结构表征与性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 催化剂的选择
• 2.2.2 不同浓度甲醛对高邻位酚醛树脂反应速度的影响
• 2.2.3 甲醛与苯酚摩尔比选择
• 2.2.4 催化剂用量的选择
• 2.2.5 脱水工艺条件的选择
• 2.2.6 树脂溶剂的选择
• 2.2.7 凝胶时间与分子量的控制
• 2.3 本章小结
• 第三章 高邻位苯醚型酚醛树脂与常规树脂的性能分析比较
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试验用原材料
• 3.1.2 GPC 测试
• 3.1.3 FTIR 测试
• 3.1.4 DSC 测试
• 3.1.5 TGA 测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 GPC 法研究酚醛树脂分子结构特征
• 3.2.2 FTIR 研究酚醛树脂官能团的结构特征
• 3.2.3 DSC 法研究酚醛树脂的固化行为
• 3.2.4 TGA 法研究酚醛树脂的耐热性
• 3.3 本章小结
• 第四章 无氨酚醛模塑料工艺研究及比较
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 主要设备及仪器
• 4.1.3 制备工艺
• 4.2 结构表征与性能测试
• 4.2.1 酚醛模塑料的流动特性
• 4.2.2 酚醛模塑料的流变性能
• 4.2.3 注塑试样的制备与力学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同树脂研制无氨模塑料的工艺可行性
• 4.3.2 组分配比对无氨模塑料性能的影响
• 4.3.3 制备工艺对无氨模塑料性能的影响
• 4.3.4 PF1A1 性能测试与比较
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表/撰写的论文
• 致谢