[发明专利]一种改性酚醛树脂的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种改性酚醛树脂的制备方法及应用，制备方法包括以下步骤：(1)将Al₂O₃溶胶、ZrO₂溶胶混合均匀，得混合溶胶；将改性酚醛预聚体缓慢加入至混合溶胶中，加入完毕后继续搅拌，然后在真空下，缓慢升温至80‑85℃，恒温搅拌，得混合料；(2)将混合料、妥尔油、桐油和多元胺催化剂投入反应釜中，升温到135‑145℃保温反应，得到酚醛浆；(3)向酚醛浆中加入氢化蓖麻油、硅烷偶联剂改性氧化石墨烯，缓慢升温至220‑230℃，搅拌，加入酯化催化剂，边搅拌边升温至260‑265℃，恒温搅拌反应；(4)真空干燥，即得。本发明制备得到的改性酚醛树脂耐热性高、残炭率高，同时强度高，韧性好，应用范围广。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种改性酚醛树脂的制备方法及应用。

背景技术

酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚合成的热塑性/热固性树脂，它是人类最早使用和工业化生产的一类树脂。因其原料易得、易工业化生产、具有优异的耐高温性能、耐烧蚀性能、高残炭率、耐摩擦性能以及优良的机械性能等优点被广阔应用于航空航天、材料化工等领域。

随着在工业上的需求不断增加，酚醛树脂的应用越来越广泛。例如，在磨削工艺中，以酚醛树脂作结合剂生产的树脂磨具性能优异得到了广泛的应用。但是酚醛树脂也存在着一些缺点，酚羟基和亚甲基容易氧化；固化后的酚醛树脂因芳核间仅仅通过亚甲基相连，这种结构导致酚醛树脂的柔韧性差而具有明显脆性。这些因素很大程度上限制了酚醛树脂目前的应用，所以对酚醛树脂进行增韧改性显得尤为重要。

对此，研究人员对酚醛树脂的增韧改性做了大量的研究，目前主要的增韧方法分为内增韧法和外增韧法两类，内增韧方法是在反应过程中加入带有柔顺长链的脂肪族化合物、烷基酚、橡胶和某些树脂等，通过化学链连接，使分子结构中存在柔性链，由此来减少脆性，提高冲击强度。外增韧主要利用的是共混的方法，向酚醛树脂中加入橡胶、树脂、增韧剂和某些超细的无机粒子，改性后这些物质均匀的分散在酚醛树脂基体中，形成海-岛结构，起到提高抗冲击强度的作用。

同时，酚醛树脂由于拥有优良的耐热性能和成熟的加工工艺，被广泛用作耐烧蚀复合材料的主要基体，但是因为酚醛树脂中的酚羟基和亚甲基很易受热被氧化，不能满足当前高耐烧蚀材料的需要，因此需要对酚醛树脂进行改性处理，提高酚醛树脂在高温环境下的热稳定性。

申请号为CN201510779407.3的一种三聚氰胺、腰果酚改性酚醛树脂的制备方法，该方法先用腰果酚、苯酚和甲醛在酸性条件下反应，然后进行水洗，水洗后加入树脂分散剂，之后加入剩余的甲醛和三聚氰胺在碱性条件下制备了改性酚醛树脂；该方法简便易行、合成步骤和反应终点容易控制，是合成三聚氰胺、腰果酚改性酚醛树脂的一种很好的工艺方法。该方法合成的树脂具有较好的韧性和耐热性能，适合于酚醛模塑料和摩擦材料等领域。

但是随着行业的发展，对于酚醛树脂耐热性和机械性能的要求越来越高，因此继续开发性能更加优越的酚醛树脂具有较大的前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性酚醛树脂的制备方法及应用，制备得到的改性酚醛树脂耐热性高、残炭率高，同时强度高，韧性好，应用范围广。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Al₂O₃溶胶、ZrO₂溶胶混合均匀，得混合溶胶；将改性酚醛预聚体缓慢加入至混合溶胶中，加入完毕后继续搅拌2-3h，然后在真空下，缓慢升温至80-85℃，恒温搅拌2-3h，得混合料；

(2)将混合料、妥尔油、桐油和多元胺催化剂投入反应釜中，升温到135-145℃保温反应3-4h，得到酚醛浆；