邻甲苯胺改性酚醛树脂的制备与性能

2024/5/30 16:26:50 作者:云霄

酚醛树脂(PF)是世界上最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,可用作模塑料、胶粘剂等,在国防、军工、农业等行业得到广泛应用,但其在高温环境下的性能不佳。

近年,研究者选用邻甲苯胺作为改性剂,在碱性条件下成功合成出一种新型的热固性苯胺类改性PF液。可满足工业化生产的可行性。其理论依据为邻甲苯胺苯环上的邻位氢被甲基所取代,与氨基产生空间位阻效应,降低了反应速率,延长了反应时间,避免了凝胶现象的发生。

邻甲苯胺

邻甲苯胺改性PF的制备

按下图配方将一定比例的苯酚、甲醛和氢氧化钡加入装有冷凝器、温度计和机械搅拌器的三口烧瓶中,在65℃,75℃下各反应1.5 h,在85℃下反应至体系中刚好出现透明胶状物时,加入适量邻甲苯胺,继续反应,并每隔10 min将体系中的产物用滴管逐滴加入到冰水中,若液滴颜色为淡黄色并呈一条细线状落下时,则表明反应到达终点,停止反应,然后将产物迅速倒入圆底烧瓶中,使用旋转蒸发器在60℃下进行真空抽水,持续0.5 h,冷却至室温,即得到红棕色透明的热固性邻甲苯胺改性PF液。

邻甲苯胺改性PF合成配方

性能分析

(1)邻甲苯胺被成功接枝到PF分子结构中;由DSC升温曲线可以确定,在工业化生产中应使固化温度高于175℃,使其完全固化。

(2)力学性能分析表明,邻甲苯胺物质的量分数为10%时,改性PF的弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大值,分别为98.9 MPa和13.2 kJ/m2,与未改性PF相比分别提高了103.5%和230%;随着邻甲苯胺用量的增加,改性PF的粘结强度呈现逐渐增大的趋势,当邻甲苯胺物质的量分数为10%时,改性PF的粘结强度为7.7 MPa,与未改性PF相比提高了16.7%。

(3)TG分析表明,邻甲苯胺物质的量分数为10%时,改性PF具有最佳的热稳定性能,尤其是初始分解温度提高最为明显,与未改性PF相比提高了42.1℃。由此可见,邻甲苯胺物质的量分数为10%的改性PF具有更加优异的热稳定性能。

参考文献

[1] 尹可宁,彭进,苗写,等. 邻甲苯胺改性酚醛树脂的制备与性能[J]. 工程塑料应用,2021,49(12):45–49.

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