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(yīng)用，并對(duì)酚醛樹脂的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述。利用納米粒子對(duì)鎂碳磚生產(chǎn)用的結(jié)合劑酚醛樹脂進(jìn)行了改性，使酚醛樹脂的固含量和殘?zhí)剂康玫搅颂岣撸频玫姆尤渲鹗紵岱纸鉁囟雀?、抗氧化性能佳并且其常溫粘度不超過(guò)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(guò)兩條工藝路線合成。 工藝路線一：利用有機(jī)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(yīng)工藝條件對(duì)酚醛樹脂改性的影響。利用正交實(shí)驗(yàn)方法得到了優(yōu)化的合成工藝條件，改性酚醛樹脂的各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)均優(yōu)于普通酚醛樹脂，其中殘?zhí)悸士梢赃_(dá)到50.75％，比普通酚醛樹脂的殘?zhí)悸?40.80％)提高了近10個(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)IR和TG-DTA對(duì)改性樹脂進(jìn)行分析，結(jié)果表明，有機(jī)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(duì)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(jī)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(xué)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(jī)官能團(tuán)，然后利用共混法在位生成改性酚醛樹脂。當(dāng)表面氧化納米炭黑的加入量為3％時(shí)，改性酚醛樹脂的常規(guī)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)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(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)IR和TG-DTA分析，表面改性納米炭黑粒子主要通過(guò)較強(qiáng)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(xué)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(guò)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(wú)團(tuán)聚。 制磚實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)度有較大程度(分別約38.5％和30.4％)的提高，分別達(dá)到了43.94MPa和41.35MPa。試樣磚坯的性能檢測(cè)表明，隨處理溫度的升高，試樣磚坯的耐壓強(qiáng)度和體積密度越來(lái)越小，顯氣孔率越來(lái)越大，200℃到1100℃之間各指標(biāo)變化顯著，1100℃到1550