CN106496926A - 一种纳米酚醛树脂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米酚醛树脂材料及其制备方法，原料为：酚醛树脂、纳米碳化硅、纳米氧化钙、苯胺黑、硬脂酸锌、甲醛、氨水、乙醇、聚乙烯醇缩丁醛和无机纤维；表面电阻率7‑11×10¹²MPa，拉伸强度60‑70MPa，伸长率50‑70%，介电强度6.5‑8.5mV/m；收缩率0.1‑0.14，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，热变形温度270‑300℃，密度1.9‑2.1g/cm³，冲击强度7‑9kJ/m²；可以在各种极端环境下广泛使用，缺口冲击强度3.5‑5.5kJ/m²，弯曲强度90‑110MPa。

Description

一种纳米酚醛树脂材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米酚醛树脂材料及其制备方法。

背景技术

纳米新材料配方是一门在100 纳米以内空间内，通过自然更改直接排序原子与分子创造出来的新纳米材料的项目。纳米新材料与该领域是现代力量和现代技术创新的起点,新的规律和原理的发现与全新的理念创设给予基础科学，提供了新的机会,这会成为许多领域的重要改革新动力。纳米新材料配方由于SAIZU细小,拥有很多奇特的性能。1988年Baibich 等第一次在纳米Fe/ Cr MS里发现磁电阻变化率达到百分之五十,与一般的ME比起来要大一个级别,并且是负值的,各向一样,称作GMR 。之后还在纳米体系的、隧道结和甲醛rovskite结构、颗粒膜中发现巨ME。里面甲醛rovskite结构在一九九三年是发现且具有极大ME,叫做CMR ,在隧道结中找到的为TMR。

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。

纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑，一些发达国家都投入大量的资金进行研究工作。如美国最早成立了纳米研究中心，日本文教科部把纳米技术，列为材料科学的四大重点研究开发项目之一。

酚醛树脂行业进入12月份以后就要经历“寒冬”的考验，很多企业老总和销售人员对于年末的订单还是抱有很大的希望。但是对回款控制是更加严格。由于行业内竞争导致的结果就是现在酚醛树脂行业报价一般都是有两个以上的价格，一种就是标准价格一种就是现款交易的价格。很多企业为了快速回笼资金就对现款的客户进一步的让利，特别是在年终刺激销售的阶段，类似情况层出不穷。 酚醛树脂和耐火材料行业一样，都面临着部分小企业下调价格来实现签单目的的状况。这一状况对那些小规模的生产作坊影响不大，他们生产成本低，跟着下调价格也可以应对。但对于像平洋实业有限公司这样的大企业来讲，从原料和加工，从技术到规模都是很大的，各项成本都比较高，价格继续下调将会亏本。所以面对这些低价竞争者和惨淡市场也是无可奈何。但是企业要生存，资金就得回转，迫于这些压力，很多大型企业也是不得已而为之的去下调酚醛树脂价格，以便更快的解决库存积压问题。

定向纳米碳管阵列的合成，由中国科学院物理研究所解思深研究员等完成。他们利用化学气相法高效制备出孔径约20纳米，长度约100微米的碳纳米管。并由此制备出纳米管阵列，其面积达3毫米×3毫米，碳纳米管之间间距为100微米。

但是，同国外发达国家的先进技术相比，我们还有很大的差距。德国科学技术部曾经对纳米技术未来市场潜力作过预测：他们认为到2000年，纳米结构器件市场容量将达到6375亿美元，纳米粉体、纳米复合陶瓷以及其它纳米复合材料市场容量将达到5457亿美元，纳米加工技术市场容量将达到442亿美元，纳米材料的评价技术市场容量将达到27.2亿美元。并预测市场的突破口可能在信息、通讯、环境和医药等领域。

固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离酚而呈微红色，实体的比重平均1.7左右，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。

2011年10月19日欧盟委员会通过了对纳米材料的定义，之后又对这一定义进行了解释。根据欧盟委员会的定义，纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。

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。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。

1纳米等于十亿分之一米。在纳米尺度上，一些材料具有很多特殊功能。纳米材料已在人们的工作和生活中得到广泛应用。

PF.酚醛树脂，固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质，因含有游离酚而呈微红色，实体的比重平均1.7左右，易溶于醇，不溶于水，对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同，可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。

纳米技术基础理论研究和新材料开发等应用研究都得到了快速的发展，并且在传统材料、医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。在产业化发展方面，除了纳米粉体材料在美国、日本、中国等少数几个国家初步实现规模生产外，纳米生物材料、纳米电子器件材料、纳米医疗诊断材料等产品仍处于开发研制阶段。2010年全球纳米新材料市场规模达22.3亿美元，年增长率为14.8%。今后几年，随着各国对纳米技术应用研究投入的加大，纳米新材料产业化进程将大大加快，市场规模将有放量增长。纳米粉体材料中的硬脂酸锌、纳米碳化硅、纳米氧化硅等几个产品已形成一定的市场规模；纳米粉体应用广泛的纳米陶瓷材料、纳米纺织材料、纳米改性涂料等材料也已开发成功，并初步实现了产业化生产，纳米粉体颗粒在医疗诊断制剂、微电子领域的应用正加紧由实验研究成果向产品产业化生产方向转移。

液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体，如：碱性酚醛树脂主要做铸造黏结剂。CAS号9003-35-4用途：用作氯丁胶粘剂的增粘树脂、丁基橡胶的硫化剂等。上游原料:对叔丁基苯酚、甲醛下游产品:酚醛模塑料、酚醛模塑料(PF2C3-631)、酚醛粒状注塑料(SP2501J)、松香改性酚醛树脂(2118型)、PET改性酚醛树脂、酚醛石棉耐摩擦塑料、酚醛石棉耐磨擦塑料(JL24-66)、酚醛石棉耐酸塑料、酚醛玻璃纤维模塑料、聚苯硫醚、酚醛泡沫塑料板(FD-20型)、酚醛玻璃钢、酚醛塑料轴瓦、输送机用托辊等。

发明内容

本发明提供一种弯曲强度高、压缩强度高、冲击强度高和热变形温度高的纳米酚醛树脂材料及其制备方法，解决现有酚醛树脂材料弯曲强度低和冲击强度低等技术问题。

本发明采用以下技术方案：一种纳米酚醛树脂材料，其原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅5-10份，纳米氧化钙5-9份，苯胺黑2.5-4.5份，硬脂酸锌2-8份，甲醛为20-40份，氨水8-12份，乙醇10-30份，聚乙烯醇缩丁醛2-6份，无机纤维5-15份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅5份，纳米氧化钙5份，苯胺黑2.5份，硬脂酸锌2份，甲醛为20份，氨水8份，乙醇10份，聚乙烯醇缩丁醛2份，无机纤维5份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅10份，纳米氧化钙9份，苯胺黑4.5份，硬脂酸锌8份，甲醛为40份，氨水12份，乙醇30份，聚乙烯醇缩丁醛6份，无机纤维15份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅8份，纳米氧化钙7份，苯胺黑3.5份，硬脂酸锌5份，甲醛为30份，氨水10份，乙醇20份，聚乙烯醇缩丁醛4份，无机纤维10份。

一种制备所述的纳米酚醛树脂材料的方法，步骤为：

第一步：按照质量份数配比称取酚醛树脂、纳米碳化硅、纳米氧化钙、苯胺黑、硬脂酸锌、甲醛、氨水、乙醇、聚乙烯醇缩丁醛和无机纤维；

第二步：将酚醛树脂投入高速捏合机中，升温至125-145℃，加入剩余原料，捏合速度1800-2000r/min，捏合40-60min；

第三步：捏合后的材料放入双辊塑炼机中，塑炼温度为80-140℃，时间为8-12min，制得纳米酚醛树脂材料。

有益效果

本发明所述一种纳米酚醛树脂材料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、表面电阻率7-11×10¹²MPa，拉伸强度60-70MPa，伸长率50-70%，介电强度6.5-8.5mV/m；2、收缩率0.1-0.14，耐磨性高、耐热和弹性优良；3、原料资源丰富，热变形温度270-300℃，密度1.9-2.1g/cm³，冲击强度7-9kJ/m²；4、可以在各种极端环境下广泛使用，缺口冲击强度3.5-5.5kJ/m²，弯曲强度90-110MPa，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1：

第一步：按照质量份数配比称取酚醛树脂100份，纳米碳化硅5份，纳米氧化钙5份，苯胺黑2.5份，硬脂酸锌2份，甲醛为20份，氨水8份，乙醇10份，聚乙烯醇缩丁醛2份，无机纤维5份。

第二步：将酚醛树脂投入高速捏合机中，升温至125℃，加入剩余原料，捏合速度1800r/min，捏合40min。

第三步：捏合后的材料放入双辊塑炼机中，塑炼温度为80℃，时间为8min，制得纳米酚醛树脂材料。

表面电阻率7×10¹²MPa，拉伸强度60MPa，伸长率50%，介电强度6.5mV/m；收缩率0.14，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，热变形温度270℃，密度1.9g/cm³，冲击强度7kJ/m²；可以在各种极端环境下广泛使用，缺口冲击强度3.5kJ/m²，弯曲强度90MPa。

实施例2：

第一步：按照质量份数配比称取酚醛树脂100份，纳米碳化硅10份，纳米氧化钙9份，苯胺黑4.5份，硬脂酸锌8份，甲醛为40份，氨水12份，乙醇30份，聚乙烯醇缩丁醛6份，无机纤维15份。

第二步：将酚醛树脂投入高速捏合机中，升温至145℃，加入剩余原料，捏合速度2000r/min，捏合60min。

第三步：捏合后的材料放入双辊塑炼机中，塑炼温度为140℃，时间为12min，制得纳米酚醛树脂材料。

表面电阻率9×10¹²MPa，拉伸强度65MPa，伸长率60%，介电强度7.5mV/m；收缩率0.12，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，热变形温度290℃，密度2g/cm³，冲击强度8kJ/m²；可以在各种极端环境下广泛使用，缺口冲击强度4.5kJ/m²，弯曲强度100MPa。

实施例3：

第一步：按照质量份数配比称取酚醛树脂100份，纳米碳化硅8份，纳米氧化钙7份，苯胺黑3.5份，硬脂酸锌5份，甲醛为30份，氨水10份，乙醇20份，聚乙烯醇缩丁醛4份，无机纤维10份。

第二步：将酚醛树脂投入高速捏合机中，升温至135℃，加入剩余原料，捏合速度1900r/min，捏合50min。

第三步：捏合后的材料放入双辊塑炼机中，塑炼温度为110℃，时间为10min，制得纳米酚醛树脂材料。

表面电阻率11×10¹²MPa，拉伸强度70MPa，伸长率70%，介电强度8.5mV/m；收缩率0.1，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，热变形温度300℃，密度2.1g/cm³，冲击强度9kJ/m²；可以在各种极端环境下广泛使用，缺口冲击强度5.5kJ/m²，弯曲强度110MPa。

Claims (5)

1.一种纳米酚醛树脂材料，其特征在于，所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅5-10份，纳米氧化钙5-9份，苯胺黑2.5-4.5份，硬脂酸锌2-8份，甲醛为20-40份，氨水8-12份，乙醇10-30份，聚乙烯醇缩丁醛2-6份，无机纤维5-15份。

2.根据权利要求1所述的一种纳米酚醛树脂材料，其特征在于，所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅5份，纳米氧化钙5份，苯胺黑2.5份，硬脂酸锌2份，甲醛为20份，氨水8份，乙醇10份，聚乙烯醇缩丁醛2份，无机纤维5份。

3.根据权利要求1所述的一种纳米酚醛树脂材料，其特征在于，所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅10份，纳米氧化钙9份，苯胺黑4.5份，硬脂酸锌8份，甲醛为40份，氨水12份，乙醇30份，聚乙烯醇缩丁醛6份，无机纤维15份。

4.根据权利要求1所述的一种纳米酚醛树脂材料，其特征在于，所述纳米酚醛树脂材料的原料按质量份数配比如下：酚醛树脂100份，纳米碳化硅8份，纳米氧化钙7份，苯胺黑3.5份，硬脂酸锌5份，甲醛为30份，氨水10份，乙醇20份，聚乙烯醇缩丁醛4份，无机纤维10份。

5.一种制备权利要求1所述的纳米酚醛树脂材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照质量份数配比称取酚醛树脂、纳米碳化硅、纳米氧化钙、苯胺黑、硬脂酸锌、甲醛、氨水、乙醇、聚乙烯醇缩丁醛和无机纤维；

第二步：将酚醛树脂投入高速捏合机中，升温至125-145℃，加入剩余原料，捏合速度1800-2000r/min，捏合40-60min；

第三步：捏合后的材料放入双辊塑炼机中，塑炼温度为80-140℃，时间为8-12min，制得纳米酚醛树脂材料。