[发明专利]二甲苯改性酚醛树脂及其制备方法、模塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热固性树脂基复合材料技术领域，尤其涉及二甲苯改性酚醛树脂及其制备方法、模塑料及其制备方法。

背景技术

二甲苯改性酚醛树脂是将二甲苯、甲醛在酸性催化剂作用下生成二甲苯甲醛树脂，再与苯酚，甲醛反应形成的一种热固性树脂(以下称做酚改性二甲苯甲醛树脂，或称二甲苯改性酚醛树脂)。将二甲苯环的疏水性结构引进到酚醛树脂的分子结构中，一方面使得酚醛树脂中酚羟基含量减少，另一方面使得酚醛树脂结构中的酚羟基受到二甲苯的分割和包围，大大提高了树脂的耐水性和耐碱性，从而改善了树脂的电气绝缘性能，同时机械强度也得到很大提高。二甲苯改性酚醛树脂可与木粉、棉纤维、玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英纤维、碳纤维和各种助剂等复合制备模塑料，这种模塑料具有优异的耐热性、耐高热潮湿性能和优异的机械性能。

但用，特别是不能在现有的工业设备上生产二甲苯改性酚醛树脂/木粉模塑粉和二甲苯改性酚醛树脂/纤维模塑料

美国专利US772331公开了一种低粘度的酚改性二甲苯甲醛树脂的制备方法，其中催化剂为对甲苯磺酸，反应温度165℃，该树脂只能作为橡胶、油漆等的一种改性树脂，不能做模塑料用树脂。美国专利US4689392公开了一种高反应活性芳环化合物甲醛树脂制备方法，其中，芳环化合物为二甲苯、三甲苯、萘。美国专利US176095公开了一种高分子量热塑性二甲苯甲醛树脂制备方法及其应用，该树脂几乎不含氧，是一种固体，可与木粉、棉纤维、玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、碳纤维以及各种助剂复合制备复合材料。这种树脂的优点是具有优异的力学性能。缺点是制备工艺复杂、苛刻，由于是一种热塑性二甲苯甲醛树脂，耐热性仍不够高。中国专利CN131725.1公开了二甲苯、甲醛在酸催化条件下制备二甲苯甲醛树脂的方法，这是一种成熟的工艺路线，用该路线生产的二甲苯甲醛树脂目前市场有售。中国专利CN151267.4公开了二甲苯甲醛树脂、苯酚、甲醛在草酸催化条件下制备酚改性二甲苯甲醛树脂的方法。所获酚改性二甲苯甲醛树脂的固化温度高，固化时间长是其主要缺点，使其应用受到限制，特别不适用于酚醛树脂/木粉模塑料在现有的工业设备上生产。

现有技术中，二甲苯改性酚醛树脂固化温度高，固化速度慢，因而所需固化时间长从而导致熔体粘度大。与此同时，由于二甲苯改性酚醛树脂的耐高温性、耐潮湿性液较差，也不仅决定了模塑料的耐高温性、耐潮湿性性较差，也限制了模塑料的力学性能的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种二甲苯改性酚醛树脂，该二甲苯改性酚醛树脂具有优异的耐高温型和耐湿性，固化速率快。

一种二甲苯改性酚醛树脂，其反应原料按照质量份包含30～50份二甲苯甲醛树脂、40～60份苯酚、10～30份双酚A、10～30份多聚甲醛和0.1～1份催化剂。

其中，所述催化剂为盐酸、草酸溶液和对甲苯磺酸溶液中的一种或至少两种。

其中，所述草酸溶液为0.1～1wt％的草酸水溶液；所述甲苯磺酸溶液为1～10wt％的对甲苯磺酸乙醇溶液。

本发明又一方面提供一种二甲苯改性酚醛树脂的制备方法，采用该制备方法制得的二甲苯改性酚醛树脂具有优异的耐高温型和耐湿性，固化速率快。

上述二甲苯改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将由30～50质量份二甲苯甲醛树脂、40～60质量份苯酚和取自0.1～1质量份催化剂中的部分催化剂置入反应设备中在加热条件下进行第一阶段缩聚反应；

(2)待将经上述第一阶段缩聚反应的反应液在降温条件下加入10～20质量份多聚甲醛和剩余催化剂后，在加热条件下进行第二阶段缩聚反应；

(3)向经上述第二阶段缩聚反应的反应液中加入10～30质量份双酚A进行第三阶段缩聚反应。

上述制备方法中，所述第一阶段缩聚反应的加热温度为135～150℃，第一阶段缩聚反应的时间为60～120min，所述催化剂的加入量为全部催化剂的48～52％。