《（毕业设计论文）纳米SiO2改性酚醛树脂制备工艺研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）纳米SiO2改性酚醛树脂制备工艺研究（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、纳米纳米 SiO2改性酚醛树脂的制备工艺研究改性酚醛树脂的制备工艺研究摘要：摘要：酚醛树脂因其胶柔性好、耐温等级高、粘结强度大、耐化学腐蚀且生产原料来源广、工艺设备简单、价格低廉等特点被广泛应用于电子、电气、层压板、模塑料、粘合剂、绝缘材料等领域。但酚醛树脂的长期使用温度低于 180，不能满足汽车工业、航空航天工业加工高温合金钢、钛合金等难加工材料的需要。这些材料的加工温度平均超过 220，瞬时高温可达 400 ，因此开发一种耐高温的树脂粘合剂具有较大的应用前景。本文结合国内外改性酚醛树脂的研究进展情况，用纳米二氧化硅对酚醛树脂进行了改性。用正交试验法对纳米二氧化硅改性酚醛树脂制备工艺的最佳合
2、成方法进行了研究，得到最佳工艺为：苯酚/甲醛(P/F)为1：1.7(mol)，Si 为 2.5(mol)，Time 为 180(min)，Temp 为 80()，各种因素的影响程度依次为反应时间、P/F、反应温度及纳米二氧化硅用量。根据得到的纳米二氧化硅改性酚醛树脂的 TGA 热失重分析试验结果，分析其热稳定性。结果表明：用纳米二氧化硅对酚醛树脂进行改性较未改性的酚醛树脂的热分解温度要显著提高，达到了 525 ，在氮气中 820 烧蚀成碳率达到了 70%。对纳米二氧化硅改性酚醛树脂的红外谱图进行了研究，得到了纳米二氧化硅改性基团的及其他主要官能团的位置。对纳米二氧化硅改性酚醛树脂的合成和固化反
3、应机理进行了初步探讨。关键词：关键词：酚醛树脂，纳米二氧化硅，改性，热失重，热分解温度兰强：纳米二氧化硅改性酚醛树脂的制备工艺研究2Study on Preparation of nano-silica modified phenolic resinMajor：Applied ChemistryStudent：Lan QiangInstrcutor：Shi ZhenhaiABSTRACTWith alkyd resin， epoxy resin， polyurethane， poly Thalidomide， PE， PP， PVC， PC， ABS resin， the emergence
4、of such Phenolic resin compared with other thermosetting resins， the higher the curing temperature， curing resin， the mechanical properties， chemical resistance of unsaturated polyester with a considerable， but less than epoxyRelatively large brittle phenolic resin， shrinkage rate， no alkali， easily
5、 absorbing moisture， less poor electrical properties of polyester and epoxy resin. This makes the application and development of phenolic resin is greatly limited. In recent years people have modified phenolic resin， made up for it with other shortcomings compared to modern resins， while instantaneo
6、us high temperature erosion of its outstanding performance， in more applied areas. Because of its flexible plastic resin is good， high temperature rating， bond strength， chemical resistance and a wide source of raw materials， process equipment， simple， inexpensive， and so on are widely used in elect
7、ronics， electrical， laminate， molding compound， adhesive mixture， insulation materials. However， the long-term use of phenolic resin temperature lower than 180， can not meet the automotive， aerospace and industrial high-temperature alloy steel.Titanium and other difficult to machine materials needs.
8、 These materials processing temperature averaged over 220， the instantaneous temperature up to 400， so the development of a hitemperature resin adhesives have greater prospects KeyKey wordswords： phenolic resin， nanometer silicon dioxide， modified， TG， thermal decomposition temperature目 录摘 要.1 ABSTR
9、ACT .2 目 录.3 1 文献综述4 1.1 酚醛树脂在国内外的发 展4 1.1.1 国外酚醛树脂的发展及应用现状. 4 1.1.2 国内酚醛树脂的发展及市场应用现状5 1.2 酚醛树脂及其特点. .5 1.2.1 酚醛树脂的性能特点6 1.2.2 酚醛树脂的应用6 1.3 改性酚醛树脂研究进 展7 1.3.1 酚醛树脂的增韧改性7 1.3.2 提高耐热性71.3.3 提高酚醛树脂固含量的研 究.111.3.4 改善酚醛树脂其它性能的研 究.13 1.4 本文研究的目的和内 容13 1.4.1 研究目的13 1.4.2 主要内容13 2 实验部分14 2.1 实验试剂14 2.2 实验仪器
10、14 2.2.1 玻璃实验仪器.14 2.2.2 水溶液法酚醛树脂的合成方案及装置图15 2.3 纳米二氧化硅改性酚醛树脂的合成方案15兰强：纳米二氧化硅改性酚醛树脂的制备工艺研究42.4 部分产品图片展示15 3 结果与讨论16 3.1 合成实验正交试验结果与讨论.18 3.2 纳米二氧化硅改性酚醛树脂热失重分析.18 3.3 红外光谱分析19 3.4 酚醛树脂的合成和固化机理.21 3.4.1 热塑性酚醛树脂的合成及固化机理21 3.4.2 热固性酚醛树脂的合成及固化机理24 3.5 纳米二氧化硅改性酚醛树脂合成机理24 3.6 结论 25 参考文献.26 致谢.291.文献综述文献综述1
11、.1 酚醛树脂在国内外的发展酚醛树脂在国内外的发展1.1.1 国外酚醛树脂的发展及应用现状20 世纪 50 年代是酚醛树脂高速发展的阶段，新的应用领域有涂料、油漆、铸造和航空航天等，国际上酚醛树脂的年产量达到 20 万吨1。上世纪 80 年代，酚醛树脂、新型酚醛复合材料系统应用于建筑、运输等领域。1997 年后全球经济发展的低潮期，全球酚醛树脂生产装置的开工率不足65%，但总的市场消费量仍旧维持在 300 万吨以上。20 世纪末到 21 世纪初，在全球经济快速发展的带动下，汽车工业、冶金、电子消费产品迅速发展，促进了酚醛树脂在铸造、耐火材料、电工电子材料等领域的全新发展。国外酚醛树脂的应用已涉
12、及木材粘结、模塑料、铸造造型材料、耐火材料、轮胎橡胶、摩擦材料、磨具磨料、电子封装材料、浸渍层压材料、纤维增强复合材料、酚醛泡沫塑料等领域，应用于工业、民用、交通、建筑、采矿、石油和天然气开采、航空航天、核工业等科技范围。全世界的酚醛树脂产量也由 20 世纪 50 年代的约 20 万吨发展到 2006 年的 401.5 万吨。近年来，国外十分重视酚醛树脂合成反应机理及塑料固化机理的研究工作，在酚醛树脂合成机理及固化行为方面，比利时的 Robby Rego2等人对 Resol 型酚醛树脂的预聚过程进行了表征；西班牙的 M.A.-Espinosa 等人对环氧-苯并口恶嗪-novolac 酚醛体系的
13、固化行为进行了研究；加拿大的GuangboHe 等人研究了苯酚-尿素-甲醛 Resol 型树脂的结构、组成和固化行为；印度的 S.Goswami 等人研究了 novolac 树脂/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）互穿网络(IPN)体系的工程性能。这些努力使酚醛树脂及其复合材料更好地应用于民用、工业、交通、采矿、航空航天等领域，并且带动了全球酚醛树脂行业向着专业化、高功能化的方向发展。预计未来几年世界酚醛树脂消费将以 2.8%的速度持续增长， 2009 年世界酚醛树脂消费量将达到 368.5 万吨；而国内酚醛树脂的消费量将以 15%的速度增长， 2010年酚醛树脂的市场消费量将达到 78.7 万吨。
14、1.1.2 国内酚醛树脂的发展及市场应用现状上世纪 80-90 年代我国酚醛树脂有了较快的发展，已经形成了广阔的市场，产品涉及模塑料、木材粘结、铸造、绝缘制品、涂料、油墨等领域。1996 年以后，随着国内经济的快速发展，各行业对酚醛树脂的需求越来越大，我国的酚醛树脂生产有了重大发展，从原材料、生产模式到品种、品质都发生了很大的变化，酚醛树脂所应用的领域也不断拓展。酚醛树脂在汽车、冶金等相关行业的带动下还将保持较快的增长。在未来的几年中，电工电子材料、复合材料、酚醛泡沫、轮胎橡胶、油田助剂等领域的酚醛树脂将得到较快发展。国内酚醛树脂生产厂家也由 80 年代的 50 多家发展到最多时的 500 多
15、家，产能由 80 年代的 7.5 万吨发展到 2006 年的 45 万吨。2001-2006 年我国酚醛树脂产量年均增速达 33.7%。2006 年我国酚醛树脂产能约 37 万吨，产量 35.5 万吨。1.2 酚醛树脂及其特点酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离分子而呈微红色，CAS 号：9003-35-4，比重 1.25-1.30，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。酚醛树脂是由酚类化合物与醛类化合物在催化剂条件下进行缩合反应而制成的高分子化合物。根据所用原料的类型、酚与醛的配比、催化剂的类型的不同，可制得热塑性和热固性两类不同的树脂。热塑性酚醛树酯（诺伏腊克树脂，no
16、volak resin）受热时仅熔化而不能变为不溶不熔状态。但在加入固化剂（如六亚甲基四胺）后则能转变为热固兰强：纳米二氧化硅改性酚醛树脂的制备工艺研究6性，以三官能度或二官能度酚类为原料，在酚的用量（摩尔）超过醛的用量（摩尔）和酸性催化剂条件下生成。热固性酚醛树脂（thermosetting phenolic resin)受热后变为不溶不熔状态。以三官能度的酚类为原料，在醛的用量（摩尔）超过酚的用量（摩尔）和碱性催化剂条件下生成。酚醛树脂是世界上最先发现并实现工业化的合成树脂，广泛用作涂料、摩擦材料、粘合剂等1-3。早在 1872 年，A.Baeyer 首先在酸性催化剂存在下，由苯酚和甲醛制得树脂状产物。1891 年，Kleebrg 研究了甲醛在树脂合成中的应用，并采用过量甲醛制得多孔不熔不溶产物。1899 年，A.S
