CN106543390B - 一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法 - Google Patents
一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，涉及一种酚醛树脂制备方法，由下述部分组成：酚类化合物、醛类化合物、改性剂、催化剂。（1）、将熔融酚类化合物、碱催化剂混合，加入水浴锅中升温至60℃（2）、再分批量加入醛类化合物，控制半小时内加完。（3）、全部加完后保温半小时使醛类化合物反应完毕。（4）、将定量改性剂溶于三氯甲烷中与树脂混合，放在磁力搅拌器中搅拌10min，升温后恒温反应一个半小时，降温到一定温度，使用PH调节剂调节PH到7‑8，脱水冷却24h即可得到改性耐热酚醛树脂。所得到的改性酚醛树脂耐热性明显提高，可广泛应用于建筑绝热、保温、防火内外墙板、中央空调风管保温材料以及航空航天等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种酚醛树脂制备方法，特别是涉及一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法。
背景技术
酚醛树脂是由苯酚醛或其衍生物缩聚而成的，其具有粘结强度高、高残炭率、低烟低毒、加工形式多样等优秀性能，已成为当代工业中不可缺少的原材料，在电子、建筑、印刷、航天航空领域中有着广泛的应用。但传统酚醛树脂仍存在耐热性不足、韧性差、易吸水受潮等缺点。
多面体倍半硅氧烷具有热稳定性好、耐氧化、吸水率低、介电常数低等优点，是近年来最新发展的一种高性能材料，其八个顶角上Si原子所连接的基团R可以为反应性或者惰性基团，由于多面体倍半硅氧烷的这种特殊性，可以将此物质与高聚物共聚，可以解决有些树脂耐热性差、使用温度不高的缺点，经过改性之后的聚合材料使用温度可大幅度提高、并保持力学性能的优异。
论文《四羟基多面体倍半硅氧烷/环氧树脂复合体系的制备及性能研究》中对四羟基多面体倍半硅氧烷进行了表征，并对环氧树脂进行合成改性，但该物质应用于酚醛树脂中改性还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，本发明提出了一种采用环己基三氯硅烷为反应物,乙腈为溶剂，通过水解缩合反应合成出纯净的环己基六聚笼型倍半硅氧烷，通过将合成的环己基笼型硅氧烷进行水解，生成了一种新的带有稳定羟基的硅氧烷，提高了酚醛树脂的耐热性、抗氧化性和力学性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，由下述步骤制备：
按以下组分及重量份含量备料：酚类化合物100、醛类化合物40-60、碱性催化剂1、PH调节剂、改性剂10-40，具体步骤如下：
将水浴锅温度设置在60℃，按配比将融化的酚类化合物加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入碱性催化剂搅拌均匀，约5min，反应半小时，使酚类化合物被活化，同时分批量加入醛类化合物，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使醛类化合物充分反应，将改性剂溶于三氯甲烷加入到三口瓶中，磁力搅拌10min，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应约一个半小时，降温至75℃，用PH调节剂调节PH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h得到改性的耐热目标酚醛树脂。
所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，所用酚类化合物为苯酚、甲酚、二甲基酚、壬基苯酚、双酚A、间苯二酚、丙基苯酚和乙基苯酚中的一种或几种。
所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，所用醛类化合物为甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛或三聚甲醛中的一种，优选为多聚甲醛。
所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，所用碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，优选为氢氧化钠。
所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，所用PH调节剂为乙酸或醋酸中的一种。
所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，所用的改性剂为四羟基多面体倍半硅氧烷。
本发明的优点与效果是：
本发明提出了一种采用环己基三氯硅烷为反应物,乙腈为溶剂，通过水解缩合反应合成出纯净的环己基六聚笼型倍半硅氧烷，通过将合成的环己基笼型硅氧烷进行水解，生成了一种新的带有稳定羟基的硅氧烷，提高了酚醛树脂的耐热性、抗氧化性和力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。同时下述实施实例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
本发明为一种带有四羟基多面体倍半硅氧烷的耐热酚醛树脂，包括以下步骤：
将水浴锅温度设置在60℃左右，将100份融化的苯酚加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，反应半小时，使苯酚被活化，同时分批量加入60份多聚甲醛，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应，将20份四羟基多面体倍半硅氧烷溶于三氯甲烷水溶液并加入到三口瓶中，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应约一个半小时，降温至75℃，用乙酸调节PH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得到改性的耐热目标酚醛树脂。
实施例2
本发明为一种带有四羟基多面体倍半硅氧烷的耐热酚醛树脂，包括以下步骤：
将水浴锅温度设置在60℃左右，将100份融化的苯酚加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，反应半小时，使苯酚被活化，同时分批量加入55份多聚甲醛，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应，将22份四羟基多面体倍半硅氧烷溶于三氯甲烷水溶液并加入到三口瓶中，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应约一个半小时，降温至75℃，用乙酸调节PH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得到改性的耐热目标酚醛树脂。
实施例3
本发明为一种带有四羟基多面体倍半硅氧烷的耐热酚醛树脂，包括以下步骤：
将水浴锅温度设置在60℃左右，将100份融化的苯酚加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，反应半小时，使苯酚被活化，同时分批量加入50份多聚甲醛，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应，将25四羟基多面体倍半硅氧烷溶于三氯甲烷水溶液加入到三口瓶中，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应约一个半小时，降温至75℃，用乙酸调节PH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得到改性的耐热目标酚醛树脂。
实施例4
本发明为一种带有四羟基多面体倍半硅氧烷的耐热酚醛树脂，包括以下步骤：
将水浴锅温度设置在60℃左右，将100份融化的苯酚加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，反应半小时，使苯酚被活化，同时分批量加入55份多聚甲醛，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应，将30份四羟基多面体倍半硅氧烷溶于三氯甲烷水溶液加入到三口瓶中，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应约一个半小时，降温至75℃，用乙酸调节PH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得到改性的耐热目标酚醛树脂。
将四羟基多面体倍半硅氧烷引入到酚醛树脂中，四羟基多面体倍半硅氧烷中的端羟基可以与苯酚甲醛预聚体中的羟基发生醚化反应，醚化后的甲阶酚醛树脂柔顺性得到改进，同时体系中引入了笼型倍半硅氧烷形成网状交联结构，体系的耐热性与韧性得到了明显提高。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，其特征在于，由下述步骤制备：
按以下组分及重量份含量备料：酚类化合物100、醛类化合物40-60、碱性催化剂1、pH调节剂、改性剂10-40，具体步骤如下：
将水浴锅温度设置在60℃，按配比将融化的酚类化合物加到装有搅拌桨的三口瓶中，再加入碱性催化剂搅拌均匀，5min，反应半小时，使酚类化合物被活化，同时分批量加入醛类化合物，控制温度在60℃半小时内加完，全部加完后保温半小时使醛类化合物充分反应，将改性剂溶于三氯甲烷加入到三口瓶中，磁力搅拌10min，充分反应后逐渐升高温度到100℃，恒温反应一个半小时，降温至75℃，用pH调节剂调节pH到7-8，脱水，将合成好的酚醛树脂冷却24h得到改性的耐热目标酚醛树脂；
所述的改性剂为四羟基多面体倍半硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，其特征在于，所用酚类化合物为苯酚、甲酚、二甲基酚、壬基苯酚、双酚A、间苯二酚、丙基苯酚和乙基苯酚中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，其特征在于，所用醛类化合物为甲醛、乙醛、丁醛、多聚甲醛中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，其特征在于，所用碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种四羟基多面体倍半硅氧烷耐热酚醛树脂制备方法，其特征在于，所用pH调节剂为乙酸。
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