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文檔簡介
1、當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迅速,各行業(yè)對(duì)所需材料的性能要求也一直在提高,摩阻材料同樣如此,而酚醛樹脂作為摩阻材料的基體使用。在這種情況下,作為有著上百年歷史的酚醛樹脂已很難滿足新的發(fā)展要求,其耐熱性和柔韌性已成為影響其使用的重要指標(biāo)。因此,如何通過改性提高其耐熱性和柔韌性已成為急待解決的問題。本研究用化學(xué)方法,以苯酚、甲醛為原料,鹽酸、氫氧化鈉、氨水等為催化劑,硼酸、亞麻油為改性劑,分別制備出了硼改性酚醛樹脂、亞麻油改性酚醛樹脂、硼-亞麻油雙改性酚醛
2、樹脂。通過大量的試驗(yàn)研究得出了合成改性酚醛樹脂的最佳工藝條件,包括原料的配比、反應(yīng)溫度及時(shí)間、催化劑的用量等。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴硼改性酚醛樹脂的最佳工藝:先將苯酚加入到三口燒瓶中,攪拌并升溫到90℃,然后加入硼酸(苯酚與硼酸的摩爾比為1:0.4),催化劑用氫氧化鈉(質(zhì)量為苯酚的3%),在90-100℃反應(yīng)2h,得到硼酸酚酯;邊攪拌邊加入甲醛(苯酚與甲醛的摩爾比為1:1.3),升溫到100-110℃,反應(yīng)3h,停止加熱并進(jìn)
3、行真空脫水,脫水溫度為120℃,脫水時(shí)間為45min,冷卻出料。⑵亞麻油改性酚醛樹脂的最佳工藝:將苯酚、亞麻油及對(duì)甲基苯磺酸(苯酚:亞麻油:對(duì)甲基苯磺酸=1:0.5:0.01(質(zhì)量比))加到三口燒瓶中,升溫?cái)嚢?,?30-140℃反應(yīng)3h,得到苯酚-亞麻油產(chǎn)物,停止加熱,冷卻到90℃。然后加入甲醛及氨水(苯酚:甲醛:氨水=1:1.3:0.06(摩爾比)),升溫?cái)嚢瑁?00-110℃反應(yīng)2h,然后停止加熱并真空脫水,脫水溫度為100℃-
4、110℃,脫水時(shí)間為45-50min,冷卻出料。⑶硼-亞麻油雙改性酚醛樹脂的最佳工藝:裝有電動(dòng)攪拌器、冷凝管的三口燒瓶中,按1:0.4的摩爾比投入苯酚、硼酸,催化劑選用NaOH(質(zhì)量為苯酚的3%)。在高速攪拌下加熱至90~100℃,反應(yīng)2~3小時(shí),回流分水;將體系溫度降至80℃左右,投入甲醛和亞麻油(苯酚:甲醛的摩爾比為1:1.3,苯酚:亞麻油的質(zhì)量比為1:0.5),在高速攪拌下升溫至100~110℃,保溫回流反應(yīng)3小時(shí),然后在140℃
5、溫度下抽真空脫水,脫水時(shí)間為45min,冷卻出料。⑷在紅外光譜儀、熱分析儀、萬能拉力試驗(yàn)機(jī)等儀器上對(duì)改性后的酚醛樹脂進(jìn)行測(cè)試,然后分析其機(jī)理,得出:改性酚醛樹脂分子中引入硼元素后,可以生成高鍵能的B-O鍵及含硼的三向交聯(lián)結(jié)構(gòu),可顯著提高樹脂的耐熱性;而引入亞麻油柔性長鏈,起到內(nèi)增韌作用,使其柔韌性得到改善。對(duì)改性酚醛樹脂的力學(xué)性能測(cè)試表明:亞麻油改性酚醛樹脂的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度最大,分別比普通酚醛樹脂提高了3.9倍和1.5倍,硼改性酚醛
6、樹脂的硬度最大,比普通酚醛樹脂高出5.4%。⑸以改性后的酚醛樹脂作為基體、加入增強(qiáng)劑和調(diào)料等制備摩阻材料,并在摩擦試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試其摩擦磨損性能,結(jié)果表明:普通酚醛樹脂基摩阻材料、硼改性酚醛樹脂基摩阻材料、亞麻油改性酚醛樹脂基摩阻材料、硼-亞麻油雙改性酚醛樹脂摩阻材料在50N載荷下的平均摩擦系數(shù)分別為0.421、0.513、0.487、0.518;在50N載荷下的磨損率分別為0.62、0.49、0.21、0.18(單位為10-7cm3·(N
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