红外光谱法研究Resole型酚醛树脂的固化过程

目前,以各种树脂与纤维增强的复合材料受到了人们的重视,并且已经在航空及宇航工业上得到了广泛的应用。在复合材料的工艺过程中,由于树脂的固化速度及固化度的不同,会影响到复合材料的一些性能。酚醛树脂的固化过程直接与树脂的分子结构和不同的固化条件有关。Resole型酚醛树脂是由苯酚与甲醛在碱性催化剂作用下制得。由于苯酚含有三个活性位置,除了有一元、二元及三元酚醇生成     

聚乙烯-乙烯醇改性酚醛树脂固化特性与微观结构

利用聚乙烯-乙烯醇可以溶解在苯酚水溶液中的特性制备的聚乙烯-乙烯醇改性酚醛树脂,并采用IR,DSC,TG,SEM和TEM等分析手段研究了聚乙烯-乙烯醇改性酚醛树脂的固化反应特性以及微观形态。研究表明:聚乙烯-乙烯醇中的羟基与酚醛树脂中的羟甲基在固化过程中缩聚形成内增韧结构,有效提高了酚醛树脂的韧性,并使其耐热性能下降较低,而且与IR,DSC,TG分析结果相一致。     

基于原位红外光谱的热固性酚醛树脂固化过程研究

采用原位红外光谱测试方法,通过对同一样品在连续变温过程中的红外谱图分析研究热固性酚醛树脂在固化过程中的化学结构变化和固化行为。结果表明:该热固性酚醛树脂的固化过程主要存在两种反应,羟甲基与酚环上的氢之间的取代反应、羟甲基与羟甲基间的缩合反应,且取代反应早于缩合反应发生。随红外曲线的实时变化可知,羟甲基的缩合反应过程中有醚键形成,而羰基的出现与醚键的消失有关。通过对酚醛固化过程中基团变化的连续实时监测,可为热固性酚醛树脂的固化工艺的确定提供科学依据。     

用热重法研究Resole酚醛树脂的热固化

以热固性酚醛树脂为基制成的复合材料最重要的过程是酚醛树脂转变为三向网状体型结构。因此研究Resole酚醛树脂的热固化性能对复合材料成型有重要意义。本文介绍了用热重分析方法对Resole酚醛树脂的热固化所进行的研究。根据Resole酚醛缩聚过程的TG及DTG曲线,能够比较全面地了解酚醛树脂的热固化过程,可以求出固化程度及合适的固化温度     

镁酚醛树脂的固化特性

文摘采用差示扫描量热法和傅里叶红外光谱法研究了镁酚醛树脂的固化反应特性,包括反应动力学和固化反应机理,热失重研究树脂固化后的耐热性能。研究表明:镁酚醛树脂表观活化能约为82.42 kJ/mol,反应级数为0.913,和普通酚醛树脂固化过程相比反应中有新的结构变化,热失重测试结果表明其耐热性能优异、残碳率较高,在以升温速率为10℃/m in条件下升温至800℃时残碳率可达到58.57%。镁酚醛树脂加热可快速固化,最佳固化成型温度控制在150~160℃。     

含偶氮邻苯二甲腈基团酚醛树脂的合成与性能

利用高邻位酚醛树脂与邻苯二甲腈偶氮盐之间的偶合反应制备了带有邻苯二甲腈基团的新型高邻位酚醛树脂。结构中的腈基在加热条件下可以进行加成固化反应。通过相同方法制备了取代基团含量不同的酚醛树脂并进行了研究。结果表明：最高取代度为89％，随着取代度的增加树脂的分子量呈现出递减的趋势。固化过程中偶氮键在160～230％附近分解，腈基的加成固化出现在260～340％。与传统的酚醛树脂相比，固化后的树脂具有更好的热稳定性和更高的残碳率。     

蜂窝用酚醛树脂固化反应动力学研究

酚醛树脂的交联固化成型过程对蜂窝材料生产工艺、产品性能有重要的影响,为了进一步了解树脂的固化过程及工艺参数,稳定产品质量,本试验采用示差扫描量热法(DSC)研究了蜂窝用酚醛树脂体系的固化反应动力学参数,为确定固化工艺参数提供依据。     

炔丙基化酚醛树脂的合成

酚醛树脂具有阻燃、耐烧蚀等独特性能，在航天领域有广泛的应用。但其固化物具有脆性大，耐热氧化性差，贮存性不理想及不适于大部件的缠绕工艺等缺点限制了应用范围，从酚醛树脂分子结构和固化化学着手进行改性，正成为防热复合材料基体树脂研究的热点。本成果合成出新型自固化型含炔基酚醛树脂，     

蜂窝浸胶-烘干-固化质量模型研究

通过试验测试研究了酚醛树脂溶液密度与固含量的关系,采用热失重分析法研究了固含量与烘干及固化后酚醛树脂质量的关系,建立了酚醛树脂溶液密度与固含量的关系式,提出了酚醛树脂烘干及固化质量模型.经试验验证,模型具有较好的重复性,计算值与实测值偏差在±2kg以内,相应的蜂窝块密度偏差可控制在±4.2％以内.     

一种民机装饰用阻燃复合材料的研究

酚醛树脂是一种自身具有较好阻燃性能的树脂 ,但是它的固化产物性脆 ,固化工艺性较差 ,因而其用途受到了一定的限制。本文对酚醛树脂进行了改性 ,并制成玻璃纤维 /酚醛复合材料。重点对该复合材料进行了燃烧性能、烟密度、氧指数和燃烧后所析放的气体等进行了实验 ,并采用红外光谱、热失重动力学和扫描电镜等方法对其阻燃机理进行了分析。同时对其力学性能还进行了研究。结果表明 ,这种改性酚醛树脂体系的复合材料不仅具有非常好的阻燃性能 ,而且还有良好的力学特性 ,可用作民机内装饰材料     

碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺及其性能

为了解决碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin拉挤制品中的孔隙缺陷,实现耐烧蚀复合材料三维增强体的制备,在分析孔隙的形成与酚醛树脂的固化过程基础上,利用纤维加捻提高酚醛树脂固化压力进而改善Z-pin中的孔隙缺陷.研究表明:一定范围内,随着纤维捻度的增加,孔隙缺陷的尺寸与数量明显减少,Z-pin中树脂质量分数及可植入深度逐渐降低,而Z-pin抗压性能先提高后降低;碳纤维捻度为80捻/m时,Z-pin制品质量较好,树脂质量分数约为32%,可满足后续超声植入,常温下最大植入深度可达10mm.      

酚醛树脂固化度的X射线衍射分析

发展使用Ｘ射线衍技术对酚醛树脂固化度进行研究，确定了酚醛树脂固化度与Ｘ射线散射最大值的 关系，得出了利用２θ角来标定树脂固化度的公式。该方法具有快速、无损、灵敏度主同的优点，并可适用于各种不同的酚醛树脂。     

苯并噁嗪/酚醛共混树脂反应特性的研究

对苯并嗯嗪／酚醛共混树脂的反应特性进行了研究，包括共混树脂的粘温特性、反应动力学参数的计算、共固化机理等。结果表明：苯并嗯嗪树脂与酚醛树脂几乎能以任意比例混合固化；苯并嗯嗪质量分数为40％的共混树脂FBZ／4，其粘温特性和DSC分析表明，反应活性优于其它几种共混树脂。     

酚醛树脂炭的合成及力学性能研究

为了表征多孔炭泡沫材料基体的结构与力学性能,采用碱催化法制备热固性酚醛树脂,经固化、高温炭化处理合成多孔炭泡沫材料的基体——酚醛树脂炭。研究酚醛树脂炭的微观结构、压缩强度及压缩断裂韧性。结果表明:酚醛树脂炭结构以树脂炭基体、微孔和微裂纹为主,其碳元素以sp3杂化的非晶炭形式存在;压缩强度为8.58 MPa,压缩断裂特征为脆性断裂模式;酚醛树脂炭的压缩断裂韧性较差,断裂过程中吸收的总能量为0.135 MJ/m3。     

酚醛树脂炭的合成及其力学性能研究

为了表征多孔炭泡沫材料基体的结构与力学性能,采用碱催化法制备热固性酚醛树脂,经固化、高温炭化处理合成多孔炭泡沫材料的基体——酚醛树脂炭。研究酚醛树脂炭的微观结构、压缩强度及压缩断裂韧性。结果表明:酚醛树脂炭结构以树脂炭基体、微孔和微裂纹为主,其碳元素以sp3杂化的非晶炭形式存在;压缩强度为8.58 MPa,压缩断裂特征为脆性断裂模式;酚醛树脂炭的压缩断裂韧性较差,断裂过程中吸收的总能量为0.135 MJ/m3。     

多炔基加成固化型高残碳酚醛树脂的制备与性能

以碱为催化剂,通过问乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备了间乙炔基苯偶氮酚醛树脂(EPAN).树脂的固化由乙炔基的热加成反应实现,无需外加固化剂.该树脂具有固化反应活性高,耐热性好,残碳率高的特点.为了进一步改善该树脂的工艺性,合成了炔丙基基团官能化的乙炔基苯偶氮酚醛树脂(PEPAN),研究了该树脂的工艺性、固化行为以及热性能.研究结果表明,与EPAN相比,树脂的工艺性得到进一步提高,加工窗口明显变宽,树脂固化物的耐热性明显提高,其5%失重温度(Td5)约为432℃,800℃残碳率约为74%.     

一种新型无机耐烧蚀复合材料固化机理的研究

在特定温度下，采用一定比例的氢氧化铝和磷酸合成出磷酸铝基体，对玻璃纤维或织物处理后，采用手糊工艺（固化温度低于220℃）制备了新型耐烧蚀复合材料——织物增强磷酸铝基复合材料。借助XRD和TG—DTA等测试技术，详细研究了材料的固化机理，发现材料可采用加热固化和常温固化。其热固化机理为：在加热时，酸式磷酸铝脱水形成聚合状的磷酸铝，然后转变为线型聚磷酸铝或环状偏磷酸铝；常温固化机理为：在常温下，酸式磷酸铝与活性适中的固化剂反应而获得强度。     

含炔基酚醛树脂的合成与表征

研究了普通Novolac线性酚醛、氨催化resol型酚醛的炔丙基化树脂的简便合成;采用FTIR、 HNMR、GPC等表征了其分子结构;研究影响热固化过程的因素(分子量、炔基含量、羟甲基含量)和典型树 脂的固化动力学。黏度测定、DMA、TGA等分析结果表明该类树脂具有良好的工艺性,100℃的黏度不超过 400mPa·s;树脂可以在200～250℃进行热固化;热固化物耐热性比传统酚醛树脂有明显改进,DMA表明树 脂固化物具有高达370℃的玻璃化温度,TGA则表明其初始热分解温度在400℃以上;XRD结果表明树脂固 化物的碳化物是典型的玻璃碳。     

乙炔端基砜(ATS)基半互穿聚合物网络(SIPN)体系的研究——热稳定性与降解动力学

用TGA研究了ATS、PEK-C、PES-C、PSF、PES及其共混物形成的SIPN的热稳定性和热降解动力学,并讨论了其降解机理。ATS固化物的热稳定性、降解活化能E和频率因子A与固化条件有关。热稳定性、E和A从高到低顺序为热塑性树脂(TP)>共混物>ATS。酚酞基与异丙撑基都为热稳定性较差的基团。     

溶剂对RTM石英／酚醛复合材料溶液浸润过程影响研究

研究了不同溶剂对于RTM石英/酚醛复合材料溶液浸润过程的影响.采用X光电子能谱(XPS)和原位电子顺磁共振(EPR)研究了石英纤维表面硅烷偶联剂和不同酚醛树脂溶液组分间的界面化学反应.采用TGA和层间剪切强度(ILSS)测试方法研究了溶剂对酚醛树脂分布和材料界面结合强度的影响.结果表明,溶剂能够与酚醛树脂在石英纤维表面形成竞争性吸附,从而影响树脂在RTM模具内部不同位置的分布和复合材料的力学性能.随着溶剂形成氢键能力的增强,其影响程度依次为四氢呋喃＜丙酮＜乙醇.