酚醛樹脂及其復材成型2
由于在酚醛樹脂的分子結構中引入了無機的硼元素,使得硼改性酚醛樹脂的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒蝕性和力學性能比普通酚醛樹脂好得多。它們多用于火箭、導彈和空間飛行器等空間技術領域作為優良的耐燒蝕材料。
5、硼改性酚醛樹脂
常見的是利用硼酸與苯酚反應,生成硼酸苯酯,再與多聚甲醛或甲醛水溶液反應,生成1個含硼的酚醛樹脂。硼酚醛樹脂固化物在900℃的殘碳率達到70%,分解峰溫度高達625℃。此外,硼酚醛分子結構中引進了柔性較大的-B-O-鍵,韌性和力學性能有所提高;固化產物中含硼的三向交聯結構,使其耐燒蝕性能和耐中子輻射性能優于一般酚醛樹脂。制得的碳布硼酚醛層壓板的彎曲強度達到420MPa,剪切強度高達39.7MPa;氧―乙炔質量燒蝕率僅0.0364g/,比碳/酚醛材料低20%。利用甲醛水溶液法合成的雙酚A型硼酚醛樹脂的耐水性有了進一步提高。上世紀70年代,北京玻鋼院復合材料有限公司(北京251廠)同河北大學一道成功開發了硼酚醛樹脂,但近幾年才真正批量化生產。
6、橡膠改性酚醛樹脂
采用共混方式將丁腈橡膠加到酚醛樹脂中,是有效的增韌方法。橡膠加入量通常為樹脂質量的2%~10%,沖擊韌性可以提高100%以上。由于兩者相溶性差,所以可以利用端羧基或端胺基丁腈橡膠與酚醛羥甲基反應,合成反應型橡膠改性酚醛樹脂。該樹脂可廣泛用于航空航天等領域。
7、炔基或烯丙基改性酚醛樹脂
一般以線型酚醛為母體,在酚氧位或苯環上引入苯乙炔基、乙炔基、炔丙基等。其固化主要是通過不同官能團的聚合來實現,改變了傳統酚醛縮合固化方式。乙炔基和炔丙基的聚合相對較容易,而苯乙炔基需要較高的固化溫度。除了炔丙基酚醛樹脂部分的擴鏈而有較高的分子質量外,這些聚合物的分子質量都較低。這些通過加成聚合固化的酚醛樹脂與傳統的熱固性樹脂相比有更好的熱穩定性和更高的殘碳率。
科學院化學所進行了炔丙基化酚醛樹脂的合成研究,所制備的該類樹脂具有良好的工藝性,100℃的黏度不超過400mpa?s;樹脂可以在200-250℃進行熱固化;熱固化物耐熱性比傳統酚醛樹脂有明顯改進,DMA表明樹脂固化物具有高達370℃的玻璃化溫度,TGA則表明其初始熱分解溫度在400℃以上。
利用雙馬來酰亞胺與烯丙基化線型酚醛樹脂(BMAN)共聚可制備用于RTM成型的耐高溫樹脂。該樹脂在100℃/h內的黏度<150mpa?s,適用于RTM成型工藝和模壓工藝。且該樹脂具有良好的耐高溫性能,DMA分析表明樹脂澆鑄體模量曲線拐點溫度Tonset在390℃以上,玻璃化溫度>400℃。石英纖維/MAN樹脂復合材料也擁有較好的耐高溫性能,可以在350℃下使用。
8、酚醛氰酸酯樹脂
酚醛氰酸酯一般是指以線型酚醛樹脂為骨架,酚羥基被氰酸酯官能團所替代而形成的酚醛樹脂衍生物,在熱和催化劑作用下發生三環化反應,生成含有三嗪環的高交聯密度網絡結構大分子。其固化反應為自固化體系,固化時無揮發性小分子產生、收縮率低。該種樹脂兼備丁環氧樹脂的加工工藝性能、雙馬來酰亞胺的高溫性能和酚醛樹脂的阻燃特性。同時該樹脂還具有優良的介電性能,是制備高速數字及高頻用印刷電路板及大功率電機絕緣配件的極佳材料,同時也是制造商高性能透波結構材料和航空航天用高性能結構復合材料理想的基體材料。
北京玻璃鋼研究設計院聯合西北工業大學等單位,采用改進的酚―溴化氰法合成了酚醛型氰酸酯單體樹脂,并用紅外、凝膠實驗及熱失重分析(TGA)對其進行了結構和性能的表征。與傳統的酚―溴化氰法相比,改進的酚―溴化氰法得到了性能穩定的合成產物,該產物在200℃時的凝膠時間為6.5min,在凝膠時無冒煙、發黑現象,固化樹脂在800℃時氮氣氛下的殘碳率為63.6%。37所、華東理工大學等單位也進行了該類型樹脂的研究工作。
5、硼改性酚醛樹脂
常見的是利用硼酸與苯酚反應,生成硼酸苯酯,再與多聚甲醛或甲醛水溶液反應,生成1個含硼的酚醛樹脂。硼酚醛樹脂固化物在900℃的殘碳率達到70%,分解峰溫度高達625℃。此外,硼酚醛分子結構中引進了柔性較大的-B-O-鍵,韌性和力學性能有所提高;固化產物中含硼的三向交聯結構,使其耐燒蝕性能和耐中子輻射性能優于一般酚醛樹脂。制得的碳布硼酚醛層壓板的彎曲強度達到420MPa,剪切強度高達39.7MPa;氧―乙炔質量燒蝕率僅0.0364g/,比碳/酚醛材料低20%。利用甲醛水溶液法合成的雙酚A型硼酚醛樹脂的耐水性有了進一步提高。上世紀70年代,北京玻鋼院復合材料有限公司(北京251廠)同河北大學一道成功開發了硼酚醛樹脂,但近幾年才真正批量化生產。
6、橡膠改性酚醛樹脂
采用共混方式將丁腈橡膠加到酚醛樹脂中,是有效的增韌方法。橡膠加入量通常為樹脂質量的2%~10%,沖擊韌性可以提高100%以上。由于兩者相溶性差,所以可以利用端羧基或端胺基丁腈橡膠與酚醛羥甲基反應,合成反應型橡膠改性酚醛樹脂。該樹脂可廣泛用于航空航天等領域。
7、炔基或烯丙基改性酚醛樹脂
一般以線型酚醛為母體,在酚氧位或苯環上引入苯乙炔基、乙炔基、炔丙基等。其固化主要是通過不同官能團的聚合來實現,改變了傳統酚醛縮合固化方式。乙炔基和炔丙基的聚合相對較容易,而苯乙炔基需要較高的固化溫度。除了炔丙基酚醛樹脂部分的擴鏈而有較高的分子質量外,這些聚合物的分子質量都較低。這些通過加成聚合固化的酚醛樹脂與傳統的熱固性樹脂相比有更好的熱穩定性和更高的殘碳率。
科學院化學所進行了炔丙基化酚醛樹脂的合成研究,所制備的該類樹脂具有良好的工藝性,100℃的黏度不超過400mpa?s;樹脂可以在200-250℃進行熱固化;熱固化物耐熱性比傳統酚醛樹脂有明顯改進,DMA表明樹脂固化物具有高達370℃的玻璃化溫度,TGA則表明其初始熱分解溫度在400℃以上。
利用雙馬來酰亞胺與烯丙基化線型酚醛樹脂(BMAN)共聚可制備用于RTM成型的耐高溫樹脂。該樹脂在100℃/h內的黏度<150mpa?s,適用于RTM成型工藝和模壓工藝。且該樹脂具有良好的耐高溫性能,DMA分析表明樹脂澆鑄體模量曲線拐點溫度Tonset在390℃以上,玻璃化溫度>400℃。石英纖維/MAN樹脂復合材料也擁有較好的耐高溫性能,可以在350℃下使用。
8、酚醛氰酸酯樹脂
酚醛氰酸酯一般是指以線型酚醛樹脂為骨架,酚羥基被氰酸酯官能團所替代而形成的酚醛樹脂衍生物,在熱和催化劑作用下發生三環化反應,生成含有三嗪環的高交聯密度網絡結構大分子。其固化反應為自固化體系,固化時無揮發性小分子產生、收縮率低。該種樹脂兼備丁環氧樹脂的加工工藝性能、雙馬來酰亞胺的高溫性能和酚醛樹脂的阻燃特性。同時該樹脂還具有優良的介電性能,是制備高速數字及高頻用印刷電路板及大功率電機絕緣配件的極佳材料,同時也是制造商高性能透波結構材料和航空航天用高性能結構復合材料理想的基體材料。
北京玻璃鋼研究設計院聯合西北工業大學等單位,采用改進的酚―溴化氰法合成了酚醛型氰酸酯單體樹脂,并用紅外、凝膠實驗及熱失重分析(TGA)對其進行了結構和性能的表征。與傳統的酚―溴化氰法相比,改進的酚―溴化氰法得到了性能穩定的合成產物,該產物在200℃時的凝膠時間為6.5min,在凝膠時無冒煙、發黑現象,固化樹脂在800℃時氮氣氛下的殘碳率為63.6%。37所、華東理工大學等單位也進行了該類型樹脂的研究工作。










































