CN102604020A - 一种硼改性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硼改性酚醛树脂及其制备方法，原料及各原料的质量份数是苯酚80-90份、甲醛55-65份、草酸0.5-0.6份、硼酸3-5份，通过加料、回流、乳化、一次脱水、加硼酸、二次脱水、出料工艺制得的。本发明的制备方法简单、制得的硼改性酚醛树脂具有良好的耐热性、耐烧蚀性和机械性能，应用范围广泛，具备显著的经济和社会效益。

Description

一种硼改性酚醛树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于改性聚合物领域，具体涉及一种硼改性酚醛树脂及其制备方法。
背景技术
酚醛树脂具有优异的机械性、耐热性、耐烧蚀性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性以及阻燃性，酚醛树脂已成为工业部门不可缺少的材料，在飞机和航空领域、军事装备领域、汽车及运输业、建筑业等方面得到了广泛的应用。但是随着工业的发展，特别是航空航天和其他国防尖端技术的发展，传统未改性酚醛树脂脆性大、韧性差和耐热性差等缺点限制了其高性能材料的发展。因此，对酚醛树脂进行改性，提高其耐热性和韧性是酚醛树脂材料发展的方向。硼改性酚醛树脂是目前最成功的酚醛树脂改向性品种之一，硼改性酚醛树脂就是在酚醛树脂结构中引入硼，酚羟基中的氢被硼原子取代，由于B-O键键能高于C-C键，固化产物中含有硼的三维交联网状结构，因此其耐热性和耐烧蚀性大大高于一般酚醛树脂B-O键又具有较好的柔顺性，因而改性后酚醛树脂的脆性降低，力学性能有所提高。硼改性酚醛树脂较适合于作为高温制动摩擦材料的基体树脂，并且是优良的耐烧蚀材料的基体材。当前的研究主要以硼改性酚醛树脂的特殊性能和合成为主，如何根据使用性能的需要制备不同硼含量的改性酚醛树脂，硼含量的高低对改性酚醛树脂的具体影响情况怎样，这方面的研究鲜见报道，而硼改性酚醛树脂结构中硼元素的含量高低却直接影响其耐热性能、耐烧蚀性和机械性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硼改性酚醛树脂及其制备方法，本发明的制备方法简单、制得的硼改性酚醛树脂具有良好的耐热性、耐烧蚀性和机械性能，应用范围广泛，具备显著的经济和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种硼改性酚醛树脂的原料及各原料的质量份数是苯酚80-90份、甲醛55-65份、草酸0.5-0.6份、硼酸3-5份。
一种硼改性酚醛树脂的制备方法包括加料、回流、乳化、一次脱水、加硼酸、二次脱水、出料工艺。具体步骤如下：
1）在反应釜中加入计量比的苯酚、甲醛和草酸，边搅拌边升温至95-100℃，反应3-5h；
2）调整反应釜的真空度为0.06-0.07MPa，进行减压脱水；
3）继续升温，当反应液温度升高到120~130℃时，加入硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；
4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；
5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料，即得硼改性酚醛树脂。
本发明的显著优点在于：本发明的制备方法简单、制得的硼改性酚醛树脂具有良好的耐热性、耐烧蚀性和机械性能，应用范围广泛，具备显著的经济和社会效益。
附图说明
图1是硼改性酚醛树脂与普通酚醛树脂热失重对比图：其中A为硼改性酚醛树脂热失重曲线；B、C为未酚醛树脂热失重曲线。
具体实施方式
实施例1 
1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至95℃，反应3h；
2）调整反应釜的真空度为0.06MPa，进行减压脱水；
3）继续升温，当反应液温度升高到120℃时，加入苯酚质量2%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；
4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；
5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。
实施例2
1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至100℃，反应5h；
2）调整反应釜的真空度为0.07MPa，进行减压脱水；
3）继续升温，当反应液温度升高到130℃时，加入苯酚质量5%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；
4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；
5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。
实施例3
1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至98℃，反应4h；
2）调整反应釜的真空度为0.065MPa，进行减压脱水；
3）继续升温，当反应液温度升高到125℃时，加入苯酚质量4%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；
4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；
5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。
本发明制备的硼改性酚醛树脂的耐高温性能比普通酚醛树脂更为优良。硼改性酚醛树脂与普通酚醛树脂的热失重对比图如图1所示，图中曲线A为硼改性酚醛树脂的热失重曲线，曲线B和C为普通酚醛树脂的热失重曲线；当温度达到800℃时，硼改性酚醛树脂的残碳率为56%，远高于普通酚醛树脂（普通树脂在800℃时的残碳率为38%）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种硼改性酚醛树脂，其特征在于：原料及各原料的质量份数是苯酚80-90份、甲醛55-65份、草酸0.5-0.6份、硼酸3-5份。
2.一种如权利要求1所述的硼改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括加料、回流、乳化、一次脱水、加硼酸、二次脱水、出料工艺。
3.根据权利要求2所述的硼改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
1)在反应釜中加入计量比的苯酚、甲醛和草酸，边搅拌边升温至95-100℃，反应3-5h；
2)调整反应釜的真空度为0.06-0.07MPa，进行减压脱水；
3)继续升温，当反应液温度升高到120~130℃时，加入硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；
4)调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；
5)继续升温，当反应温度达到180℃时出料，即得硼改性酚醛树脂。
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