纳米材料改性酚醛树脂研究进展
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改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用综述了改性酚醛树脂复合材料的研究进展,重点介绍了我国改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用,最后指出了我国改性酚醛树脂复合材料今后的发展方向。
标签:酚醛树脂;改性;复合材料酚醛树脂(PF)由酚类(苯酚、甲酚、二甲酚和间苯二酚等)和醛类(甲醛、乙醛和糠醛等)在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成,是最早合成的热固性树脂。
普通酚醛树脂由于受分子结构的限制,热稳定性和残炭率较低,限制了其应用。
为了克服传统酚醛树脂脆性较大、交联度低、耐热性不佳、释放游离甲基和游离酚等缺陷,对酚醛树脂进行复合改性是常用的方法,以此获得性能优越的酚醛树脂复合材料,广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、模塑料、层压材料、泡沫材料、耐烧蚀材料等方面。
1.酚醛树脂的结构酚醛树脂的结构主要有线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。
线型酚醛树脂在加热过程中逐渐软化,温度降至常温后又变硬,即在重复加热、冷却过程中重复塑化、硬化,表现出热塑性,而不具有热硬性。
甲阶酚醛树脂含有水分,为聚合度不大的线型分子混合物,溶于水、乙醇、丙酮等溶剂中,具有高温固化性,属可溶性热固性酚醛树脂。
2.复合材料制备研究进展酚醛树脂反应活性低,固化反应放出缩合水,且必须在高温条件下才能进行固化,制约了其在复合材料领域的应用。
为弥补这一缺陷与不足,进一步提高其综合性能,在其分子链极性节点周围形成连接界面,使分子链间的键能增强,通常在酚醛树脂中引入高耐热性纳米材料,可提高其在高温下的质量保持率,降低其高温炭化率,从而使材料在高温下的基本性能得以提高。
酚醛树脂的耐热性和增韧改性主要是通过共混或化学反应来实现。
2.1化学改性制备酚醛树脂的化学改性是指应用化学反应改变苯酚甲醛树脂分子结构的一类改性方法,途径主要有:羟基醚化或环氧化、控制分子链交联状态的不均匀性及引进钼、硼、磷、有机硅等组分,可以提高树脂的耐热性尤其是瞬时耐高温的特性。
环氧综合性能良好,能兼顾热固性酚醛树脂和双酚的优势,提高材料的粘接性与耐热性,改善树脂脆性;有机硅的耐热性和耐潮性良好,与酚羟基发生化学反应,可增强酚醛树脂的耐热性与耐水性;硼元素能显著改善酚醛树脂的耐热性、耐瞬间高温性、耐烧蚀性,增强其力学性能。
纳米粒子改性酚醛树脂的研究进展酚醛树脂是航空航天领域中一个重要的耐烧蚀材料。
但是为了获得综合性能更优良的材料,需要对其进行改性。
纳米粒子已成为增强增韧酚醛树脂的一种重要方法。
本文重点介绍了纳米粒子增强增韧酚醛树脂的机理,同时对纳米碳材料(碳纳米管,石墨烯和炭黑),纳米SiO2,纳米Al2O3,纳米TiO2,纳米蒙脱土对复合材料的性能的影响进行了阐述。
并对纳米粒子改性酚醛树脂的发展趋势做了展望。
标签:酚醛树脂;纳米粒子;改性机理;研究进展1 前言近几十年来,随着我国火箭、导弹和宇航技术的飞速发展,对材料耐烧蚀、耐热流冲刷以及机械力学性能等方面提出了新要求。
各种基体的先进复合材料所具有的高比强度、高比刚度、耐高温、热线胀系数小、抗疲劳性好、阻尼性能好、耐烧蚀、耐冲刷、抗幅射以及其他物理功能,可以很好地满足耐烧蚀材料的要求。
基体对烧蚀材料的性能有至关重要的影响。
耐烧蚀材料的耐热性从根本上说就是基体的耐热性。
必须选择耐热性高、残炭率高或者耐烧蚀的基体材料[1]。
酚醛树脂(PF)是最早工业化的合成树脂,在800~2 500 ℃下,PF表面能形成碳化层,使内部材料得到保护。
PF突出的耐瞬时高温烧蚀性能,使其在民用和宇航方面应用广泛。
酚醛树脂虽具有优异的耐热性,但工艺性和力学性能还是难以满足目前宇航耐烧蚀材料的需求。
PF预聚体分子中含有大量羟甲基,使得固化物的交联程度较高,脆性较大。
因此应用PF需要对它进行改性。
一般对酚羟基进行改性,具体有以下几种方法:a)将酚羟基醚化或者酯化;b)引进其他组分与酚醛树脂发生化学反应或部分混合,分割包围酚羟基;c)用疏水性的苯环代替酚醛树脂中一半的酚环;d)用多价元素如Ca、Mg、Zn、Cd等形成配合物来改性;e)用杂原子如O、S、N、Si等取代亚甲基键来改性[2]。
但以上这些改性方法中有的合成过程较复杂,有的使强度增加,但韧性变差。
纳米材料由于具有特殊的界面性能和体积效应,在聚合物改性中能同时起到增强、增韧、提高耐热性的目的。
酚醛树脂的改性研究与进展
摘要
本文主要介绍了酚醛树脂的改性研究及进展。
酚醛树脂具有优良的物
理性能,它是最常用的树脂之一、酚醛树脂可以改变性能及增强复合材料
性能,用于材料应用研究,特别是复合材料的研究。
本文详细介绍了酚醛
树脂改性的几种方法,以及改性后性能的改善,及由此带来的应用前景。
1.引言
酚醛树脂是一种重要的树脂,它以其优异的外观,高强度,高固化率,高耐热性和高耐湿性而闻名于世。
近年来,随着环境保护的发展,绿色环
保材料得到了广泛的应用。
酚醛树脂的绿色改性及性能改进,受到了很多
学者的关注,也受到了行业的广泛应用。
2.酚醛树脂的性质
酚醛树脂是一种液体状的树脂,它可以通过熔融,混合,成型等方式
加工成不同形状和不同性能的产品,具有很好的外观,高耐湿性,优良的
抗拉强度,耐老化,耐腐蚀,低收缩率和耐久耐用等特点,所以,它通常
用于制造复杂形状的小零件,如水泵,轴承,行星驱动器和飞机零件等。
3.酚醛树脂改性的方法。