水/“水”体系中酚醛树脂微球的制备

论文摘要

酚醛树脂微球因其特殊的结构和尺寸而具有广泛的实用价值,自从本体聚合制得的粉粒状酚醛树脂成功问世,酚醛微球已在建筑和化工材料用胶黏剂、炭泡沫前躯体、航空器材烧蚀层等多个领域得到应用。‘酚醛微球制备均采用非均相聚合,即：油溶性单体在水中聚合,水溶性单体在油相中聚合。采用水溶性单体在电解质水溶液中聚合,构建新型的非均相聚合体系-水/“水”非均相聚合体系,目前尚未有文献报道。本论文选用水溶性酚和甲醛为聚合单体,通过在电解质水溶液中进行非均相聚合制备了酚醛树脂微球,构建了水/“水”非均相聚合新体系,丰富了逐步聚合反应的实施方法,同时利用有机硅的低介电特性,通过在酚醛树脂上接枝有机硅基团的方法,制备了低介电有机硅改性酚醛树脂微球。主要工作如下：采用硫酸铵水溶液为“水”相,制备了间苯二酚/甲醛树脂微球,微球的粒径和粒径分布分别为0.3μm-2.0μm和1.01-1.30。微球表面光滑,球度好。考察了反应条件对非均相聚合机制、预聚物形貌、结构、性能影响的研究。在水/“水”反应体系中,随稳定剂用量增加、催化剂浓度增大、搅拌速率增大,微球粒径逐渐减小；随无机盐浓度增大、甲醛/间苯二酚比例增加、水相含量增大,微球粒径增大；随反应温度升高和反应时间延长,微球粒径和粒径分布均表现出先减小后增大的趋势。研究了不同无机盐分散介质对体系的影响,当体系中加入对水结构形成和保持起促进作用的离子时,有利于微球结构聚合物的形成。当体系中加入对水结构形成和保持起破坏作用的离子时,不利于微球结构聚合物的形成。在二氧六环作溶剂、吡啶作酸吸收剂的条件下,制备了三甲基氯硅烷改性酚醛树脂。研究了酸吸收剂吡啶用量、原料比例和加料方式、反应时间和反应温度对反应结果的影响。并将改性树脂在乳化剂的作用下加入上述“水”相中制备了微球。微球的介电常数低于3.5（频率大于1MHz）。该研究结果有望丰富逐步聚合反应的实施方法,并为合成具有高分子量或微球状形貌的特种预聚物提供思路和方法,具有理论意义；同时该实施方法具有安全、环保、低碳、低成本、简单、可循环的特征,具有广泛潜在应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物微球
• 1.2 聚合物微球的分类
• 1.3 聚合物微球的应用
• 1.4 聚合物微球的制备方法
• 1.4.1 乳液聚合法制备聚合物微球
• 1.4.2 悬浮聚合法制备聚合物微球
• 1.4.3 分散聚合法制备聚合物微球
• 1.4.4 沉淀聚合法制备聚合物微球
• 1.4.5 喷雾干燥法制备聚合物微球
• 1.4.6 乳化-固化法制备聚合物微球
• 1.5 酚醛树脂微球
• 1.5.1 基体酚醛树脂的发展、性质和改性方法
• 1.5.2 酚醛树脂的性能及其改性研究
• 1.5.3 酚醛树脂微球的现有研究状况
• 1.6 课题背景及研究内容
• 第二章 水/"水"体系酚醛树脂微球的制备
• 2.1 实验原料及仪器设备
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 水/"水"体系酚醛树脂微球的制备
• 2.2.1 酚醛树脂微球的合成工艺
• 2.2.2 酚醛树脂微球的规律性研究
• 2.3 酚醛树脂微球的表征
• 2.3.1 酚醛树脂微球的电镜分析
• 2.3.2 FTIR光谱分析
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 酚醛微球的结构分析
• 2.4.2 稳定剂对反应的影响
• 2.4.3 分散介质对反应的影响
• 2.4.4 单体对反应的影响
• 2.4.5 催化剂用量对微球粒径和粒径分布的影响
• 2.4.6 搅拌速率对微球粒径和粒径分布的影响
• 2.4.7 聚合温度对反应的影响
• 2.4.8 反应时间对微球粒径和粒径分布的影响
• 第三章 低介电有机硅改性酚醛树脂微球的制备
• 3.1 实验原料与仪器设备
• 3.2 低介电有机硅改性酚醛树脂微球的制备工艺
• 3.3 低介电有机硅改性酚醛树脂微球的表征
• 3.3.1 FTIR光谱分析
• 3.3.2 ESI-MS光谱分析
• 3.3.3 介电性能测试
• 3.3.4 接触角测量
• 3.3.5 热失重分析
• 3.3.6 扫描电子显微镜分析
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 线型酚醛树脂的结构分析
• 3.4.2 溶剂的选择
• 3.4.3 酸吸收剂吡啶对反应的影响
• 3.4.4 三甲基氯硅烷对反应的影响
• 3.4.5 反应温度对反应的影响
• 3.4.6 反应时间对反应的影响
• 3.4.7 改性树脂的固化反应
• 3.4.8 有机硅改性酚醛树脂微球的制备
• 3.4.9 有机硅改性酚醛树脂微球的性能测试
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书