酚醛树脂及其泡沫体的合成改性研究

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传统建筑保温材料如聚乙烯,聚氨酯泡沫等,不仅易燃,而且燃烧时会产生大量有害的物质。酚醛泡沫是一种新型的隔热保温材料,不但在阻燃方面具有优良的性能,且还具有低毒、低烟、轻质、难燃、隔热、耐高低温等优点。但酚醛泡沫脆性大和易粉化使其应用范围受到极大限制,因此对酚醛泡沫进行改性研究以降低其脆性,提高其韧性,具有一定理论和现实意义。影响酚醛泡沫合成的因素较多,发泡工艺条件的变化以及酚醛树脂的性能均对酚醛泡沫的质量有较大的影响。针对这些问题,本文对酚醛树脂和酚醛泡沫的合成工艺做了较为系统的研究,选取1,4-丁二醇作为改性剂对酚醛泡沫进行了增韧改性研究。   选取苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,运用正交实验和单因素实验,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和F/P对酚醛树脂合成的影响,得到最佳合成工艺条件为:F/P=2、反应温度75℃、反应时间5h、催化剂用量1.4g。   酚醛泡沫合成过程中,选取酚醛树脂(粘度为3000~4000mPa·s)、吐温80、正戊烷、对甲苯磺酸和磷酸为原料,通过正交实验初步选择了酚醛泡沫的合成工艺条件,并在此基础上进行了优化。得到最佳合成工艺条件为:以酚醛树脂100份为基准,表面活性剂用量为4~6%、发泡温度为65℃、固化剂用量为12~14%、发泡剂用量为10~14%。   选取了1,4-丁二醇作为改性剂对酚醛树脂进行增韧改性,进而制备改性酚醛泡沫。实验研究表明,(1)1,4-丁二醇的加入,增加了酚醛树脂的分子量和粘度,减少了游离苯酚的含量且缩短了凝胶时间;(2)1,4-丁二醇的加入对酚醛泡沫的热稳定性和氧指数影响较小,能有效改善酚醛泡沫的压缩强度和弯曲断裂力,增强了韧性。当加入量为10%时,其压缩强度和弯曲断裂力分别提高了34%和32%,基本满足工业生产的要求。通过对比改性和未改性酚醛泡沫的红外光谱图可以看出,1,4-丁二醇加入后,与苯酚和甲醛发生了缩聚反应,在苯环之间引入了长碳链,改善了苯环之间的结构,从而对酚醛泡沫起到一定的增韧效果。
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