烯丙基酚醛树脂的合成与性能研究

毕业设计（论文）烯丙基酚醛树脂的合成与性能研究学院：化工与材料学院专业：姓名：指导老师：材料科学与工程姚瑶学号：职称：0605111042王毅讲师中国·珠海二○一○年五月北京理工大学珠海学院毕业论文诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业论文《烯丙基酚醛树脂的合成与性能研究》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。承诺人签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文I烯丙基酚醛树脂的合成与性能研究摘要本文合成了不同接枝率的烯丙基酚醛树脂，并测定了所合成的烯丙基酚醛树脂的溶解度，软化点等性能指标。进而，选取接枝率为50%的烯丙基酚醛树脂按不同配比与双马来酰亚胺进行共聚改性，研究了不同的固化工艺对共聚改性树脂的力学性能（弯曲性能，冲击性能）和热稳定性能的影响。研究表明:按不同配比使双马来酰亚胺与烯丙基酚醛树脂共聚，配比中随着烯丙基酚醛树脂含量的增加，共聚物的弯曲性能越好，但是其冲击强度有所降低。关键词：烯丙基酚醛树脂双马来酰亚胺共聚改性北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文IIStudyonthepreparationofallylphenolicresinABSTRACTThisarticlewasasynthesisofdifferentgraftallylicphenolicresin,andthedeterminationofthesynthesisofallylicphenolicresinsolubility,softeningpointandotherperformanceindicators.Inturn,selectgraftingrateis50%oftheallylphenolicresinbydifferentproportionsandBMIarecopolymerization,researchdifferentcuringprocessoncopolymerresinmechanicalanalysis(bendingproperties,impactproperties)andtheinfluenceofheatstability.Researchshowsthat:bydifferentratiosoftheBMIandallylphenolicresincopolymer,inasallylphenolicresincontentincreases,copolymerofbendingperformance,butitsimpactwillbeless.Keywords:allylphenolicbismaleimidemodification北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文III目录摘要.........................................IABSTRACT........................................II1前言..........................................11.1研究背景及意义.....................................11.2文献综述...........................................21.2.1酚醛树脂的改性...................................21.2.2双马来酰亚胺.....................................71.2.3与烯丙基化合物共聚改性...........................91.2.4浇铸固化.......................................111.3本论文的研究内容.................................111.3.1论文任务.......................................111.3.2研究内容.......................................112实验原理与方法.................................132.1实验目的.........................................132.2实验原理..........................................132.3实验流程.........................................132.4烯丙基酚醛树脂的制备.............................14北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文V2.4.1实验药品........................................142.4.2实验装置图......................................142.4.3实验步骤及现象.................................152.5后处理............................................162.5.1实验仪器........................................162.5.2试验装置图......................................172.5.3实验步骤........................................172.5.4注意事项.......................................182.6改性.............................................182.6.1实验仪器........................................182.6.2预聚合实验步骤.................................182.6.3注意事项........................................192.6.4预聚物的固化....................................192.7树脂的力学性能测试................................192.7.2试样制作步骤....................................202.7.3测试方法........................................212.8树脂的热力学性能测试..............................212.8.1TGA原理.........................................212.8.2试验样品........................................22北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文VI2.8.3试验条件........................................222.9红外吸收光谱测定双键含量的测定....................233结果与讨论....................................243.1溶解度测试........................................243.2软化点的测试......................................243.3红外光谱测试......................................243.4热失重分析........................................313.5弯曲试验..........................................323.6冲击试验..........................................334结论............................................34参考文献.........................................35谢辞...........................................37北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文11前言1.1研究背景及意义作为最早合成树脂品种之一的酚醛树脂。具有机械强度高、电气绝缘性好，低可燃性和低发烟性等特点，在各行业中得到了广泛的应用[1-2]。但是由于其自身结构导致的脆性、耐热等级不高等缺点以及成型工艺中存在的一些问题(释放出低分子物、成型压力高)，使其一问世就始终面临着改性的问题。针对其缺点，人们先后采用酚醛树脂的共混改性、纤维增强以及改变酚醛树脂结构(如酚羟基醚化、酯化、重金属螯合)等方法来改善其不足之处[3-4]。随着科学技术的进步，进一步发展了酚醛树脂的共聚改性，即将某些活性基团引入到酚醛树脂的结构中，使其进行自聚或与不同交联剂共聚。该方法具有很强的分子可设计性，开拓了酚醛改性的新思路。早在1872年德国化学家拜耳首先发现酚与醛在酸的存在下形成树脂状产物。1910年巴克兰提出了关于酚醛树脂“加压，加热”固化专利，成功地确立了“缩合反应”，即在施加高压的情况下，使预聚体发生固化的技术。他还明确指出，酚醛树脂是否具有热塑性取决于苯酚与甲醛的用量比，以及所用催化剂类型，并介绍采用木粉或其他填料可以克服树脂脆性的缺点，实现了酚醛树脂的实用化和工业化生产。1911年艾尔斯沃斯发现应用六次甲基四胺可使酚醛树脂固化；1913年德国科学家阿尔贝特发现了油溶性酚醛树脂的制造方法，为合成树脂在涂料工业的应用带来了极大的推动力，从而确立了重要的地位。近年来，国外十分重视酚醛树脂的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RobbyRego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-苯并噁嗪-novolac酚醛体系的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[5]。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。近年来,以烯丙基酚醛树脂增韧改性的双马来酰亚胺(BMI)树脂体系发展迅速,广泛应用于电子工业和航空航天工业领域,并已逐步替代环氧树脂而用作高性能复合材料的基体树脂。烯丙基酚醛树脂与BMI共聚体系的特点是预聚物稳定，易溶，黏附性好，固化物坚韧，耐湿热性，电性能和机械性能优良，它除了作为高性能复合材料基体，还可以用在耐高温涂料，模塑料，胶粘剂等其他场合。北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业论文2国外有关烯丙基苯基化合物改性BMI的报道较多，美国Ciba-Geigy公司作了一系列二烯丙基双酚A和BMI共聚的报道；联邦德国的Compimide796与双烯丙基双酚A共聚，可制得操作性和黏附性俱佳的预浸料和链烯基化合物共聚，可制得优良的耐热性，耐湿热性，高的冲击强度和低的收缩性的先进复合材料时，在二苯甲烷型BMI与2，4-TDI的混合物中加入少量TM-120，可使其层压板的弯曲，层间剪切和冲击强度显著提高。我们研究的这项课题“烯丙基酚醛树脂的合成”就是为BMI提供优良的改性剂。目前，我国还不能生产出合格的烯丙基酚醛树脂，给双马来酰亚胺在航空，航天领域的应用带来一定的影响，研制出合格的烯丙基酚醛树脂，不但可以提