毕业论文微米TiO2／酚醛树脂

微米TiO2／酚醛树脂复合物研究—结构性能研究学生姓名：学号：专业班级：指导老师：1.酚醛树脂的简介酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。它是由苯酚与甲醛缩聚而得，也是最早工业化的合成树脂。它包括：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。2.酚醛树脂的应用与发展应用耐火材料铸造覆膜砂电工电子材料木材粘结剂轮胎橡胶酚醛树脂基复合材料发展前景绿色酚醛树脂的研究酚醛树脂的最新发展及展望不含甲醛的环保型新酚醛树脂3.酚醛树脂的优点酚醛复合材料具有较高的力学性能，如玻璃钢的弯曲强度可达110~150MPa。而且产品具有优良的机械性、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及低烟雾性，4.酚醛树脂的缺点酚醛树脂结构上的薄弱环节是：结构中的酚羟基和亚甲基易氧化，耐热性、耐氧化性受到影响；固化后的酚醛树脂因芳核间仅有亚甲基相连而显脆性，需提高韧性；酚羟基易吸水，影响制品的电性能、机械性能和耐碱性；成型工艺中的高温、高压也在一定程度上限制了其作为高性能基体树脂的广泛应用；纯酚醛树脂胶粘剂的粘结工艺比较复杂，涂胶后需烘烤，再经加热、加压才能粘合，使胶粘剂的应用受到限制。酚羟基易吸水，影响制品的电性能、机械性能和耐碱性；成型工艺中的高温、高压也在一定程度上限制了其作为高性能基体树脂的广泛应用；纯酚醛树脂胶粘剂的粘结工艺比较复杂，涂胶后需烘烤，再经加热、加压才能粘合，使胶粘剂的应用受到限制。4.酚醛树脂的改性①封锁酚羟基②引入其他组分③于多价元素Ca、Zn、Mg、Cd等合成络合物④用O、S、N取代亚甲基键合基团⑤共混其他高分子聚合物材料改性方法耐热改性品种①硼酸改性酚醛树脂②重金属改性酚醛树脂③芳烷基化合物改性酚醛树脂——新酚树脂④有机硅改性酚醛树脂等搅拌作用下被分散散分散作用凝聚作用散凝聚作用散初级粒子散次级粒子散团聚作用用散分散凝结团聚作用作用12TiO2分散机理分散剂是阴离子型的表面活性剂，它包覆在二氧化钛表面构成双电层好似薄膜一样，由于电荷相斥作用防止颗粒聚集从而达到分散。进而二氧化钛表面上的羟基与酚醛树脂表面上的羟基缔合形成稳定结构。5.实验方案与步骤合成纯酚醛树脂的直线升温实验试验酚醛摩尔比反应温度℃反应时间h空列11.2：1902.5321.2：11052131.2：1953241.1：1902251.1：11053361.1：1952.5171.3：1903181.3：11052.5291.3：19523实验酚醛摩尔比实验101.1:1实验111.2:1实验121.3:1阶梯型升温实验两个实验进行对比得出较优实验改性酚醛树脂的实验方案实验微米TiO2含量/g酚醛摩尔比反应温度℃反应时间h实验11%1.1:1902实验21%1.2:1952.5实验31%1.3:11053实验43%1.1:1953实验53%1.2:11052实验63%1.3:1902.5实验75%1.1:11052.5实验85%1.2:1903实验95%1.3:19526.性能检测与分析纯酚醛树脂的热重曲线图以下曲线分别为实验5，12所得出样品的热重曲线微米二氧化钛改性酚醛树脂的热重曲线以下为加入微米二氧化钛改性后的酚醛树脂的热重曲线图分别是实验4所的样品的热重曲线图将其与纯酚醛树脂实验12所得样品热重曲线进行比较热重结果分析⑴阶梯升温实验所得制品的热性能要比直线型升温实验的热性能好。⑵从TG-DTA曲线可以明显看出普通酚醛树脂在470-500℃仅30℃的温度区间内失重(占原树脂重量)达20％之多，而微米TiO2改性酚醛树脂的失重仅为l0％左右。650℃时普通酚醛树脂碳几乎氧化殆尽，而微米TiO2改性酚醛树脂失重率比较缓慢，而且在普通酚醛树脂几乎氧化殆尽的情况下仍然还有近20％的残留量，在几个温度区间没有急剧失重的现象，表明树脂分解速度比较缓慢，有利于制品的热稳定性的提高。⑶与普通酚醛树脂相比，微米TiO2改性树脂的起始热解温度及峰值温度都有所提高。红外分析纯酚醛树脂与微米二氧化钛改性酚醛树脂的红外图谱进行比较红外检测结果分析由普通酚醛树脂和改性酚醛树脂的红外光谱对比，主要存在以下差别：①普通酚醛树脂在1050cm-1及1150cm-1附近出现明显的吸收峰，此为醚键官能团C一O一C特征峰；微米TiO2改性酚醛树脂在此区域的醚键特征峰则有所减弱。其原因是普通酚醛树脂的固化是酚环间通过亚甲基一CH2一或醚桥一CH2—O－C一相连，从而形成三维网状的丙阶酚醛树脂；而微米TiO2改性酚醛树脂除上述这2种连接方式外，还可能存在一个氧钛氧桥。一O一Ti一O一的连接，因为在1087cm-1附近出现了O一Ti一O的非对称吸收峰，使得酚环之间的醚桥减少，故吸收峰减弱，这也可从侧面说明二氧化钛参与了酚醛树脂的合成。②普通酚醛树脂在指纹区(650-910cm-1)处3个特征峰均较明显，说明固化树脂中同时存在酚环上的对位取代、邻位取代及2，4，6位同时取代，且邻位取代及2，4，6位同时取代处峰强度大于对位；而钛改性酚醛树脂中2，4，6位取代峰有所增强，邻位取代峰强度也大于对位取代峰，此说明微米TiO2改性酚醛树脂的交联密度大于普通酚醛树脂，以钛原子为中心可能形成类似以酚环(3个活性点)为中心的三维网状结构，能形成体型结构，从而固化树脂交联程度较普通酚醛树脂高，这些结构特征对耐热性是有利的。③与普通酚醛树脂相比，微米二氧化钛改性酚醛树脂的红外图谱说明微米二氧化钛的引入并没有明显改变酚醛树脂的结构，微米二氧化钛的引入在光谱上并没有明显改变,微米二氧化钛对酚醛树脂耐热性的贡献可能来自于:一方面微米量级的微粒和有机相之间存在强的相互作用,这种作用包括物理吸附作用和化学交联作用,从而提高了酚醛分子链在加热过程中断裂需要的能量；另一方面无机微米二氧化钛不象酚醛树脂会在高温阶段发生热解挥发。7.结论本次试验得到以下结论：⑴由热重曲线可以看出阶梯升温实验是最佳的实验方案所得制品的热性能也最好，而且最佳摩尔比为1.3：1。并且在热重曲线中可以看出微米二氧化钛改性后的酚醛树脂比普通酚醛树脂的耐热性要好。⑵从红外谱图可知改性后的酚醛树脂2900cm-1为亚甲基伸缩震动谱带略有偏移说明二氧化钛被包覆在酚醛树脂中。结合红外谱图与热重曲线可得微米二氧化钛提高了酚醛树脂的耐热性。谢谢各位老师！