CN112745469A - 耐高温树脂生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供耐高温树脂生产方法，包括如下步骤：S1、向反应装置内依次加入苯酚、硼酸和氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持3‑5h，然后减压脱水，得到硼酸改性酚醛树脂；S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散，然后进行干燥、研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅；S3、向硼酸改性酚醛树脂中加入改性纳米二氧化硅，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为110‑130℃，搅拌2‑5h，得到混合液；S4、将混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。本发明有助于提高酚醛树脂的耐热性能。

Description

耐高温树脂生产方法
技术领域
本发明属于树脂材料技术领域，具体涉及耐高温树脂生产方法。
背景技术
酚醛树脂属于高分子合成材料，具有优异的机械性能、耐热型、耐腐蚀性和阻燃性能，目前，酚醛树脂在飞机和航空领域、军事装备领域、汽车及运输业、建筑业等领域都得到了广泛的应用。但是酚醛树脂结构上的酚羟基和亚甲基容易氧化，使其耐热性能受到影响，如普通的酚醛树脂在200℃以下能够长期稳定使用，若超过200℃，则明显会发生氧化。随着工业的发展，对酚醛树脂材料的性能也提出了更高的要求，如需要更好的耐高温性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐高温树脂生产方法。
本发明提供了如下的技术方案：
耐高温树脂生产方法，包括如下步骤：
S1、向反应装置内依次加入100质量份苯酚、3-8质量份硼酸和作为碱催化剂的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加入70-90质量份甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持3-5h，然后通过减压脱水除去体系中的水分和游离苯酚，得到硼酸改性酚醛树脂；
S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散30min，然后在120℃下干燥6h，干燥完成后，进行研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅；
S3、向S1步骤中制得的硼酸改性酚醛树脂中加入S2步骤中制得的改性纳米二氧化硅，其中改性纳米二氧化硅的质量占硼酸改性酚醛树脂的质量的1-5％，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为110-130℃，搅拌2-5h，得到混合液；
S4、将S3步骤中得到的混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。
优选的，氢氧化钠溶液的质量分数为25-30％,S1步骤中苯酚与氢氧化钠溶液的质量比为100：80-150。
优选的，氢氧化钠溶液的质量分数为25％。
优选的，S2步骤中纳米二氧化硅的质量占无水乙醇的质量的3-8％，硅烷偶联剂的质量占无水乙醇质量的0.1-0.5％。
优选的，纳米二氧化硅的粒径为50-100nm。
优选的，S2步骤中硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH580、KH590中的一种或多种的混合物。
本发明的有益效果是：
本发明在制备耐高温树脂的过程中，利用硼酸对酚醛树脂进行了改性，改性后的酚醛树脂结构中引入了硼，硼可以取代酚羟基中的氢，有助于提高酚醛树脂的耐热性能，此外，本发明在制备过程中还加入了改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅利用硅烷偶联剂对二氧化硅的表面进行改性，所制得耐高温树脂的耐热性能较好，该树脂的热分解温度较高，优于一般的酚醛树脂。
具体实施方式
实施例1
耐高温树脂生产方法，包括如下步骤：
S1、向反应装置内依次加入100质量份苯酚、4质量份硼酸和作为碱催化剂的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加入70质量份甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持4h，然后通过减压脱水除去体系中的水分和游离苯酚，得到硼酸改性酚醛树脂，其中氢氧化钠溶液的质量分数为25％，苯酚与氢氧化钠溶液的质量比为100：110；
S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散30min，然后在120℃下干燥6h，干燥完成后，进行研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅，其中纳米二氧化硅的粒径为50-100nm，纳米二氧化硅的质量占无水乙醇的质量的5％，硅烷偶联剂为KH550，硅烷偶联剂的质量占无水乙醇质量的0.2％；
S3、向S1步骤中制得的硼酸改性酚醛树脂中加入S2步骤中制得的改性纳米二氧化硅，其中改性纳米二氧化硅的质量占硼酸改性酚醛树脂的质量的1.5％，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为110℃，搅拌3h，得到混合液；
S4、将S3步骤中得到的混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。
实施例2
耐高温树脂生产方法，包括如下步骤：
S1、向反应装置内依次加入100质量份苯酚、6质量份硼酸和作为碱催化剂的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加入75质量份甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持4h，然后通过减压脱水除去体系中的水分和游离苯酚，得到硼酸改性酚醛树脂，其中氢氧化钠溶液的质量分数为25％，苯酚与氢氧化钠溶液的质量比为100：120；
S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散30min，然后在120℃下干燥6h，干燥完成后，进行研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅，其中纳米二氧化硅的粒径为50-100nm，纳米二氧化硅的质量占无水乙醇的质量的5％，硅烷偶联剂为KH550，硅烷偶联剂的质量占无水乙醇质量的0.3％；
S3、向S1步骤中制得的硼酸改性酚醛树脂中加入S2步骤中制得的改性纳米二氧化硅，其中改性纳米二氧化硅的质量占硼酸改性酚醛树脂的质量的2％，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为120℃，搅拌3h，得到混合液；
S4、将S3步骤中得到的混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。
实施例3
耐高温树脂生产方法，包括如下步骤：
S1、向反应装置内依次加入100质量份苯酚、6质量份硼酸和作为碱催化剂的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加入80质量份甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持4h，然后通过减压脱水除去体系中的水分和游离苯酚，得到硼酸改性酚醛树脂，其中氢氧化钠溶液的质量分数为25％，苯酚与氢氧化钠溶液的质量比为100：120；
S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散30min，然后在120℃下干燥6h，干燥完成后，进行研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅，其中纳米二氧化硅的粒径为50-100nm，纳米二氧化硅的质量占无水乙醇的质量的3％，硅烷偶联剂为KH580，硅烷偶联剂的质量占无水乙醇质量的0.2％；
S3、向S1步骤中制得的硼酸改性酚醛树脂中加入S2步骤中制得的改性纳米二氧化硅，其中改性纳米二氧化硅的质量占硼酸改性酚醛树脂的质量的3％，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为120℃，搅拌3h，得到混合液；
S4、将S3步骤中得到的混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。
本发明在制备耐高温树脂的过程中，利用硼酸对酚醛树脂进行了改性，改性后的酚醛树脂结构中引入了硼，硼可以取代酚羟基中的氢，有助于提高酚醛树脂的耐热性能，此外，本发明在制备过程中还加入了改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅利用硅烷偶联剂对二氧化硅的表面进行改性，所制得耐高温树脂的耐热性能较好，该树脂的热分解温度较高，可达到370-450℃，优于一般的酚醛树脂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.耐高温树脂生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、向反应装置内依次加入100质量份苯酚、3-8质量份硼酸和作为碱催化剂的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加热到70℃，恒温保持1h，然后加入70-90质量份甲醛，继续加热搅拌，恒温90℃，并保持3-5h，然后通过减压脱水除去体系中的水分和游离苯酚，得到硼酸改性酚醛树脂；
S2、向无水乙醇中加入纳米二氧化硅和硅烷偶联剂，在超声下分散30min，然后在120℃下干燥6h，干燥完成后，进行研磨、筛分，得到改性纳米二氧化硅；
S3、向S1步骤中制得的硼酸改性酚醛树脂中加入S2步骤中制得的改性纳米二氧化硅，其中改性纳米二氧化硅的质量占硼酸改性酚醛树脂的质量的1-5％，然后加热到70℃，并在该温度下搅拌30min，然后继续升温，控制温度为110-130℃，搅拌2-5h，得到混合液；
S4、将S3步骤中得到的混合液倒入模具中，然后经固化、脱模后得到耐高温树脂。
2.根据权利要求1所述的耐高温树脂生产方法，其特征在于，氢氧化钠溶液的质量分数为20-30％,S1步骤中苯酚与氢氧化钠溶液的质量比为100：80-150。
3.根据权利要求1所述的耐高温树脂生产方法，其特征在于，氢氧化钠溶液的质量分数为25％。
4.根据权利要求1所述的耐高温树脂生产方法，其特征在于，S2步骤中纳米二氧化硅的质量占无水乙醇的质量的3-8％，硅烷偶联剂的质量占无水乙醇质量的0.1-0.5％。
5.根据权利要求1所述的耐高温树脂生产方法，其特征在于，纳米二氧化硅的粒径为50-100nm。
6.根据权利要求1所述的耐高温树脂生产方法，其特征在于，S2步骤中硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH580、KH590中的一种或多种的混合物。
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