改性热固性酚醛树脂热熔胶膜成膜工艺及其性能

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酚醛树脂的增韧和耐热改性以及回收利用.

酚醛树脂的增韧和耐热改性以及回收利用.

2.46 酚醛树脂的增韧和耐热改性
1、酚醛树脂改性的主要目的
答:酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性,增强材料韧性
2、酚醛树脂为什么要封锁酚羟基呢
答:在树脂分子链中留下的酚羟基容易吸水,使固化制品的电性能、耐碱性和力学性能下降。

同时酚羟基易在热或紫外光作用下生成醌或其它结构,造成颜色的不均匀变化。

3、怎样封锁酚羟基呢
答:引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性较好的组分
4、酚醛树脂的增强增韧常用什么物质呢
答:研究较多的是利用三聚氰胺、尿素、木质素、聚乙烯醇、间苯二酚等物质对其进行改性。

2.47 酚醛树脂的回收利用
1、酚醛树脂的再循环利用,国外已采取哪些方法
答:关于酚醛树脂与塑料的再循环利用,国外已采取 3 种形式: 热法再循环,物料回收,化学再循环方式。

2、机械物理法回收原理
答:物质受到机械力作用而发生化学反应或物理化学变化的现象定义为机械力化学反应,从能量转换观点可以理解为机械能转变为化学能的过程旧热固性塑料的方法,利用强烈持久的各种机械力的交叉作用,使材料的物理性质和形态发生变化,获得新的表面、更小的颗粒粒度,随着颗粒的不断细化,材料从脆性破坏转变成塑性变形。

3、酚醛树脂回收的化学法含义
答:化学法是通过化学处理,使酚醛树脂桥联结构分解,然后回收化学原料再利用。

4、为什么酚醛树脂回收不采用填埋法和焚烧法
答:填埋法和焚烧法会造成土壤和大气污染。

高性能酚醛树脂塑料薄膜的制备及性能研究

高性能酚醛树脂塑料薄膜的制备及性能研究

高性能酚醛树脂塑料薄膜的制备及性能研究摘要:近年来,随着科技的进步和工业的发展,塑料薄膜在许多领域应用广泛,其中酚醛树脂塑料薄膜由于具有优异的性能表现引起了越来越多的关注。

本研究旨在探究高性能酚醛树脂塑料薄膜的制备方法及其性能的影响因素,为塑料薄膜领域的研究提供新的思路和方向。

1.引言塑料薄膜作为一种重要的包装材料,在食品、医药、电子等领域有着广泛的应用。

酚醛树脂作为一种纯天然的高分子材料,具有优异的机械强度、热稳定性和化学稳定性等性能,成为塑料薄膜研究中备受关注的材料。

2.制备方法2.1 传统制备方法传统的制备方法包括溶液浇铸法、熔融法和拉伸法等。

其中,溶液浇铸法是最为常见的制备方法之一。

通过将酚醛树脂溶解于有机溶剂,然后倒入模具中,在恒定的温度下蒸发溶剂,最终得到酚醛树脂塑料薄膜。

此外,熔融法和拉伸法在酚醛树脂塑料薄膜制备中也有其独特的应用。

2.2 新型制备方法近年来,随着纳米技术的发展,制备高性能酚醛树脂塑料薄膜的新型方法被提出。

例如,电纺法、溶胶凝胶法和层析法等。

这些方法通过引入纳米颗粒、调节材料的微观结构,提高了酚醛树脂塑料薄膜的性能。

3.性能研究3.1 机械性能酚醛树脂塑料薄膜具有优异的机械强度,可以满足各种应力环境下的要求。

通过引入纳米颗粒、改变制备方法等手段,可以进一步提高酚醛树脂塑料薄膜的机械性能。

3.2 热稳定性酚醛树脂塑料薄膜具有较高的热稳定性,在高温环境下仍能保持较好的性能。

研究发现,制备方法、纳米颗粒添加等因素对酚醛树脂塑料薄膜的热稳定性影响显著。

3.3 化学稳定性酚醛树脂塑料薄膜在酸碱等化学介质中具有较好的化学稳定性。

通过调节反应条件、材料配比等方式,可以进一步提高酚醛树脂塑料薄膜的化学稳定性。

4.影响因素及优化措施4.1 材料选择在制备高性能酚醛树脂塑料薄膜时,合适的材料选择是关键。

酚醛树脂的改性与纳米颗粒的选择都将直接影响薄膜的性能。

4.2 制备工艺制备工艺对酚醛树脂塑料薄膜的性能具有重要影响。

酚醛树脂的固化性能(技术汇总情况)

酚醛树脂的固化性能(技术汇总情况)

酚醛树脂的固化性能(技术汇总)(一)定义酚和醛在合成反应设备中,通过加成和适当缩聚反应所得到的树脂,通常都是分子量不高的低聚物和各种羟甲基酚的混合体系,虽然Novolaks及Resoles以如上节所述,结构上是有差异的,但从物性上它们均应为可溶及可熔。

这样的可溶、可熔性使得它们便于浸渍填充增强材料制成各种类型的塑料用于生产形态及性能多种多样的塑料制品,也便于用作黏结剂、成模剂、功能性助剂等应用于耐火材料、铸造造型材料、摩擦材料、涂料、电子封装材料等多种府用领域。

然而,酚醛树脂只有在形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的使用性能,包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。

酚醛树脂的固化就是使其转变为网状结构的过程,表现出凝胶化和完全固化的两个阶段,这一转变不仅是物理过程,更要强调的是,这是一个化学过程。

所以酚醛树脂的固化绝不是熔体冷却到熔点以下的一般意义上的固化,而是高分子化学概念上的由线(支)型分子交联(cure)成网状分子导致失去可溶、可熔性的固化。

酚醛树脂固化后,在获得优良物理性质的同时,又失去了可溶、可熔性,不再有可加工性。

因而其固化过程必然应在以酚醛树脂(Novolaks或Resoles)为黏结剂组成的塑料、油漆涂料及各种各样工程材料的使用或成型过程中完成。

正由于酚醛树脂的固化过程本质上是一种化学反应过程,所以表现出以下一些特点:(1)树脂在固化前的结构因素(组成、分子量大小、反应官能度等)影响显著; (2)固化反应受催化剂、固化剂、树脂pH值等的影响显著;(3)固化过程有热效应;(4)固化速率受温度、压力的影响显著;(5)固化过程有副产物(如水、甲醛等)产生;(6)固化反应是不可逆过程。

(二)热塑性酚醛树脂固化Novolak型树脂的结构,一般可表示为:n一般为4~12,其值大小与起始反应原料中苯酚过量多少及反应时间有关。

工业生产的此类树脂视应用领域不同而控制掌握n的大小,也就是分子量的大小。

酚醛树脂的合成、固化及其应用解析

酚醛树脂的合成、固化及其应用解析

酚醛树脂的合成、固化及其应用解析酚醛树脂,通常指的是由苯酚和甲醛在催化剂的作用下缩聚而成的高分子聚合物。

这类树脂是最早合成的一类热固性树脂。

依据其结构和性质,酚醛树脂可以分为不同类型,包含线性酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。

酚醛树脂具有出色的耐酸性、力学性能、耐热性能等特点,因此在制造清漆、绝缘料子、耐腐蚀涂料等领域有着广泛的应用。

其中,酚醛树脂最显著的特点之一是其出色的耐高温性。

即使在极端高温条件下,酚醛树脂仍能保持其结构的完整性和尺寸的稳定性。

另外,酚醛树脂可以溶解于乙醇、丙酮等溶剂中,具有可溶可熔性。

只有在引入交联剂,如六亚甲基四胺或聚甲醛等时,酚醛树脂才会发生固化(加热时快速固化)。

经过交联后,酚醛树脂能够防范各种化学物质的侵蚀,包含汽油、石油、醇、乙二醇以及各种碳氢化合物。

酚醛树脂是一类紧要的高分子料子,其合成和应用领域广泛。

本文将深入探讨酚醛树脂的合成固化方法、性质特点以及不同类型的应用。

酚醛树脂的合成和固化酚醛树脂的合成和固化过程遵奉并听从着体型缩聚反应的规律。

通过掌控不同的合成条件,如酚和醛的比例、催化剂类型等,可以得到两类酚醛树脂:热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂。

热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂包含了具有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂。

在合成过程中,假如不进行特殊的掌控,体型缩聚反应将进行到形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂。

热固性酚醛树脂的漆膜在烘烤后相当坚硬,具有出色的防潮性、绝缘性能,适用于多种应用,如胶合层压制品。

热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂不同,热塑性酚醛树脂是线性树脂,不会在合成过程中形成三向网络结构,因此需要在进一步的固化过程中加入固化剂。

这两类树脂的合成和固化原理不同,因此其分子结构也不同。

依据反应程度的不同,酚醛树脂可以分为甲阶树脂、乙阶树脂和丙阶树脂三个阶段。

甲阶树脂是合成后的树脂初级产物,可以呈现液体、半固体或固体状态,受热后能快速熔化。

有机硅改性酚醛树脂的制备及其性能研究【开题报告】

有机硅改性酚醛树脂的制备及其性能研究【开题报告】

毕业设计开题报告高分子材料与工程有机硅改性酚醛树脂的制备及其性能研究一、选题的背景、意义酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂,经历了100多年的历史,酚醛树脂的显著特征是价格低廉、耐热、耐烧蚀、阻燃、燃烧发烟少等,广泛用作模塑料、胶粘剂、涂料等。

但是,酚醛树脂结构上的酚羟基和亚甲基容易氧化,耐热性受到影响。

因此,随着工业的不断发展,为适应汽车、电子、航空、航天及国防工业等高新技术领域的需要,对酚醛树脂进行改性,提高其韧性及耐热性是酚醛树脂的发展方向[1]。

酚醛树脂分为两种类型,线型酚醛树脂和可熔酚醛树脂。

线型酚醛树脂在无固化剂存在时一般不能固化,可以在熔融状态下用热塑性弹性体对其进行改性。

相对于线型酚醛树脂而言,可熔酚醛树脂只能通过加热来固化,导致很难得到它与其它热塑性塑料的共混物,但它具有很多活泼的羟基,可以通过与聚氨酯和丁腈橡胶等发生化学反应来改性[2]。

普通酚醛树脂的脆性大,由其制得的材料硬度大、模量高、韧性差、易在界面上产生应力裂纹。

有机硅材料是一类以Si-O键为主链,在Si原子上再引入有机基团作为侧链的半有机、半无机结构的高分子化合物。

其不仅具有优良的耐高温特性、柔韧性、介电性、耐候性、无毒无腐蚀、低表面张力等性能外,还具备有机高分子材料易加工的特点。

因此,若在酚醛树脂中引入有机硅高分子链段,有望使得酚醛树脂的整体性能得到较好的提高。

目前,关于有机硅改性酚醛树脂的方法主要有物理方法和化学方法两大类,其中大部分都是针对热固性酚醛树脂的改性。

物理法多采用共混改性,但该类方法改性效果并不明显;化学法主要采用溶胶凝胶法,使酚醛与有机硅形成稳定化学键,且固化后形成IPN或半IPN结构,从而达到永久改性的目的。

日本、俄罗斯等国家在有机硅改性酚醛树脂方面研究报道较多,主要集中在提高酚醛树脂的韧性和保持耐热性能方面。

这类树脂大多已成功用于制造耐烧蚀材料、胶粘剂等领域,同时也有许多在电子电器用模塑料与包封料等领域得到部分应用。

酚醛树脂改性

酚醛树脂改性

OH
m O
CH O
n
p O
R
CO
结构中含有不同比例的羟基,缩醛基和乙酰基侧链 CH3
R:与醛的种类有关,若是甲醛,则R为—H
H+
CH2 CH CH2 CH
RCHO
CH2 CH CH2 CH
H2O
聚乙烯醇OH:水溶性OH;聚乙烯醇缩醛化:为了防止O被水C溶H 解O或溶胀
R
改性原理:
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
OH
B OH
OH
硼酸酚酯
甲醛水溶液 或多聚甲醛
硼酸醛树脂
O BO O
CH2OH
H2O
HCHO (HCHO)n
BO O
CH2OH CH2OH
CH2OH
O mB(OH)3 m m=2~3
CH2OH
O B(OH)3 m m
硼酸酚酯:不同反应程度的硼酸酚酯的混合物。
改性结果:
树脂分子中引入了柔性较大的—B—O—键,脆性有所改善,机械强 度有所提高。酚羟基中的氢被硼取代,耐水性有所提高。固化物中含 硼的三向交联结构,耐烧蚀性能和耐中子性能有所提高。强极性羟基 中的氢被硼取代,;邻、对位反应活性下降,固化速率降低,可降低 成型压力。
b.降低了树脂的固化速率,因此可降低成型压 力
c.但是,制品的耐热性有所降低 (3) 用途 该改性树脂常用于制备玻璃纤维增强的模压塑料, 层压塑料,注射用塑料等。
2.环氧改性酚醛树脂(引进其他组分)
环氧改性酚醛树脂的环氧通常是双酚A型环氧树脂。 (1) 改性作用: 提高粘结性能 降低树脂固化时的收缩性 提高固化物的韧性,耐碱性等性能 改性后的树脂兼有环氧树脂的优良粘结性和酚醛树脂 良好的耐热性,可以看作为互相改性。

酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展

酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展

酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展酚醛树脂(Phenolic resin)是一种广泛应用于复合材料制造的热固性树脂。

它具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,因此在航空航天、汽车、电子等工业领域得到了广泛的应用。

酚醛树脂及其复合材料的成型工艺经过多年的研究和发展,取得了重要的进展。

首先,酚醛树脂的成型工艺主要包括压模成型、注塑成型和复合材料预浸料成型。

压模成型是将树脂和填料混合均匀后,放入预热的金属模具中,在高温高压下固化成型。

注塑成型是将树脂熔融后注入金属模具中,经冷却固化后取出成型。

复合材料预浸料成型是将纤维材料与树脂预浸料进行层状叠加后,经过层压成型和热固化得到复合材料。

在酚醛树脂的成型过程中,研究人员主要关注以下几个方面的问题。

首先是树脂的改性,通过添加改性剂和填料,可以改善树脂的热稳定性、流动性和机械性能。

例如,添加玻璃纤维、石墨等填料,可以提高复合材料的强度和刚度。

其次是成型工艺的优化,包括固化温度和时间的控制、模具设计的改进等。

对于注塑成型,还需要考虑注射压力、注射速度等参数的选择。

此外,还需要考虑树脂和纤维之间的界面相容性,以提高复合材料的耐热性和耐化学腐蚀性。

近年来,研究人员也在探索新的成型工艺,以满足不同领域对复合材料的需求。

例如,采用3D打印技术可以实现复材的快速成型。

研究人员使用可溶性支撑材料和酚醛树脂预浸料,在3D打印过程中逐层叠加,然后通过加热处理和去除支撑材料来获得最终的复合材料。

此外,还有研究人员致力于提高成型工艺的自动化程度和生产效率。

他们使用模具自动化系统、机器人和传感器等设备,实现树脂混合、注塑和固化等过程的自动化控制。

这不仅可以提高产品的质量和一致性,还可以降低生产成本。

总的来说,酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展丰富多样,不断推动着该材料在各个领域的应用。

随着科技的不断进步和工艺的不断创新,相信酚醛树脂及其复合材料在未来会有更广阔的发展空间。

热熔胶膜生产工艺

热熔胶膜生产工艺

热熔胶膜生产工艺
热熔胶膜是一种通过热熔法将胶料熔化并涂覆在基材表面上的一种胶膜制品。

它具有粘接强度高、成本低、施工方便等优点,在包装、建筑、工艺制造等领域广泛应用。

一、原材料准备
1. 胶料:热熔胶膜的胶料一般是由树脂、增容剂、增塑剂和填充剂等组成。

根据不同的使用要求,选择合适的胶料配方。

2. 基材:选择合适的基材,通常可使用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料薄膜作为基材。

二、胶料制备
1. 将树脂、增容剂、增塑剂和填充剂等按一定配方比例混合。

2. 将混合的胶料放入混炼机中进行搅拌,使其充分混合均匀。

三、熔融胶料涂覆
1. 将制备好的胶料放入熔胶机中进行熔融加热,使其达到一定温度和黏度。

2. 将熔融好的胶料通过涂布辊或喷涂装置均匀地涂覆在基材上。

控制涂布厚度和速度以获得理想的胶膜厚度和涂覆质量。

四、胶膜成型
1. 将涂覆好的基材放入冷却装置中进行冷却固化,使胶料快速固化成膜。

2. 将固化好的胶膜卷取或切割成所需的尺寸和形状。

五、胶膜检验与包装
1. 对制备好的胶膜进行外观质量检验,包括检查胶膜表面是否平整、无气泡和起皱等缺陷。

2. 进行物理性能测试,如粘接强度、拉伸强度等。

3. 对合格的胶膜进行包装,并做好相应的标识,以便使用者辨识和使用。

以上是热熔胶膜的生产工艺,通过合理的原材料准备、胶料制备、熔融胶料涂覆、胶膜成型、胶膜检验与包装等过程来制备高质量的热熔胶膜产品。

生产过程中需要严格控制各项参数,以保证胶膜的外观质量和物理性能的稳定性。

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改性热固性酚醛树脂热熔胶膜成膜工艺及其性能姜雪;刘锋;吕游;雷子萱;王一超;刘育红;井新利【摘要】Hot-melt method is an economical and eco-friendly process that is compatible with continuous online production. A novel modified resole phenolic resin(MPF)was designed with the potential use in the cost-effective hot-melt technique.Differential scanning calorimetry(DSC)and rheometer were employed to determine the curing procedure ofMPF.According to the chemorheology and the double Arrhenius theory,viscosity window of MPF was established so that low viscosity platform can be predicted at the op-eration condition.When the viscosity is less than 1000 mPa·s,the temperature of the resin infiltration was95~135℃.Film-form-ing temperature of MPF was 75~95℃ in the viscosity range of 1000~3000 mPa·s.Low viscosity can maintain 120 min at 75℃. MPF,which residual weight is 68% at 1200℃,exhibited better thermal stability than the pure phenolic resin.The MPF was fabrica-ted using the requirement of hot-melt process with maintained thermal advantageous of the phenolic resin.%针对低成本且环保的热熔预浸工艺,研制一种满足热熔工艺成膜性和高耐热性要求的改性热固性酚醛树脂(MPF)胶膜.采用流变仪和差示扫描量热仪,对MPF的固化反应特性和凝胶特性进行分析,利用粘度预测函数,建立粘度-温度-时间的函数关系模型,预测胶膜树脂的低粘度平台,可指导热熔MPF胶膜的制备及成膜性能研究.为保证树脂充分浸渍纤维,热熔预浸工艺树脂浸润纤维预制体的温度应在95~135℃(粘度小于1000 mPa·s).热熔法MPF胶膜的成膜温度在75~95℃(粘度范围在1000~3000 mPa·s),75℃条件下,MPF低粘度保持时间可达到120 min.固化后的MPF在1200℃的氮气气氛中,残炭率可达到65%.此类新型热熔法MPF可为其在高性能树脂基复合材料领域的应用提供参考.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2017(040)003【总页数】7页(P380-385,390)【关键词】酚醛树脂胶膜;热熔法;粘度预测函数;热性能【作者】姜雪;刘锋;吕游;雷子萱;王一超;刘育红;井新利【作者单位】西安交通大学化学工程与技术学院,西安 710049;西安航天复合材料研究所,西安 710025;西安交通大学化学工程与技术学院,西安 710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安 710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安710049;西安交通大学化学工程与技术学院,西安 710049;西安交通大学理学院,西安 710049【正文语种】中文【中图分类】V258先进树脂基复合材料具有轻质、低成本、良好的机械性能和耐热性能,在航空航天、航海及民用工业有广泛应用。

树脂基复合材料性能的优劣很大程度上由基体树脂和成型工艺决定。

酚醛树脂基复合材料具有成本低和较好的耐热性、阻燃性、耐腐蚀性能,以及良好的力学性能等优点,可作为防/隔热一体化材料广泛用于航空航天领域[1-2],尤其是用在火箭发动机喷管的扩张段等关键部件。

随着航空航天技术的不断发展,对复合材料的产品质量及制备工艺的改进提出了更高要求。

先进树脂基复合材料中大型制件的固化成型工艺主要采用预浸料-热压罐工艺[3]。

预浸料作为复合材料的基本结构单元,其性能直接决定复合材料性能优劣[4]。

目前,制备预浸料工艺主要是溶液浸渍法和热熔法,溶液浸渍法过程中会引入大量溶剂,增加成本,挥发物含量高,产品批次不稳定,不利于操作者身体健康和环境保护[5]。

而热熔工艺能避免以上问题,得到产品质量稳定,含胶量均匀的预浸料。

因此,热熔预浸法近年来备受关注。

热熔预浸工艺过程对树脂有较严格的要求[6]:树脂保证可成膜,且树脂膜可任意弯曲,不掉渣,不粘手;树脂浸润纤维时需要较低粘度,以保证充分浸润纤维和预浸料含胶均匀可控;树脂浸润纤维制备成预浸料后,表面应具有粘性,满足铺覆工艺要求。

基于以上热熔预浸工艺对树脂的要求,热固性钡酚醛树脂存在的挑战有:热熔法成膜性的特殊要求对改性剂选择范围有限;树脂对纤维的预浸过程,熔渗过程和预浸料满足铺覆要求的粘性窗口的控制尤为重要[7-8]。

未经处理的热固性钡酚醛树脂相对分子质量低、粘性大,不易成膜。

在一定温度下,相对分子质量迅速增大,膜质脆,容易掉渣,难以满足热熔工艺成膜性要求。

如何设计热熔热固性酚醛树脂的组成和热熔工艺参数是热熔预浸工艺用热固性酚醛树脂亟待解决的问题。

据此,对可用于固体发动机喷管树脂基扩张段的酚醛树脂进行改性:采用增韧剂使得酚醛树脂在成膜温度下,具有适宜的粘度和成膜性;通过在酚醛树脂中引入耐热性改性剂,保证酚醛树脂在增韧的同时,其耐热性不损失,甚至有所提高。

为直观清晰反映酚醛树脂在固化反应过程中的粘度变化及操作窗口,预测在任意温度、时间下树脂的粘度,本文采用流变仪和差示扫描量热仪,对热固性酚醛树脂的固化反应特性和凝胶特性进行分析,通过建立粘度-温度-时间的函数关系,可为热熔法酚醛树脂在高性能树脂基复合材料领域的应用提供参考。

1.1 原料与仪器酚醛树脂,Mw=7 000 g/mol,Mn=1 000 g/mol,德清县天成树脂有限公司;增韧剂,白色,粒径80~120目,Mw≈150 kg/mol,Mn≈100 kg/mol,上海鹏博盛有限公司;改性剂,自制;差示扫描量热仪(DSC),德国Netzsch公司,升温速率10 ℃/min,氮气氛下,温度从室温到300 ℃;旋转流变仪(Rheometer),奥地利安东帕(中国)有限公司,平板夹具,等温和动态粘度测试:剪切速率100 s-1,升温速率2 ℃/min;动态模量测试:频率为1 Hz,应力0.5%,升温速率为2 ℃/min,温度50~150 ℃;凝胶时间测试:频率1 Hz,应力自适应,温度分别为110、140 ℃。

1.2 改性热固酚醛树脂胶膜的制备将热固性酚醛树脂100 g、增韧剂1.4 g加入到250 ml三口烧瓶,室温下搅拌20 min后,再逐滴加入10.5 g改性剂,平均滴加速度为3滴/s;滴加完成后,升温至60 ℃,真空搅拌条件下反应60 min左右将其倒在离型纸上冷藏保存,即得到改性热固性酚醛树脂胶膜。

2.1 改性热固酚醛树脂体系固化反应和凝胶过程采用DSC测试对MPF固化反应特性进行分析。

由图1(a)可看出,改性酚醛树脂的DSC呈现2个峰:吸热峰和放热峰。

100~130 ℃产生的吸热峰是树脂中残留有未除干净的溶剂挥发所致,也可能伴随有酚醛树脂的部分缩聚反应发生,因体系的反应放热速率小于体系小分子挥发所吸收热量的速率,因此表现为吸热过程。

在170 ℃较大的放热峰归属于酚羟基邻对位与甲醛反应,使体系交联成为三维网络结构。

通过流变特性分析MPF固化反应特性。

在升温固化过程中,粘弹行为可通过其热动力曲线进行反映,如图1(b)所示。

代表弹性行为的储能模量(G′)曲线和粘性行为的损耗模量(G″)曲线均呈现出先平后迅速升高的趋势。

在100 ℃左右出现一个明显的损耗峰,归属于酚醛树脂体系的玻璃化转变过程,此时链段的运动被激活,部分可自由移动。

随着温度的升高,链段和链末端的运动性都增强,使反应的几率增大。

在温度升高至170 ℃,分子间及分子链间的反应使三维交联网络迅速形成,此时体系由类液态变成固态,分子链运动受阻,使得G′迅速增加,同时分子链间粘性行为所消耗的能量也增大,即引起G″增大。

为保证树脂能充分浸润,在浸润过程不发生剧烈固化反应,以免产生小分子造成空隙,影响材料力学性能。

因此,在尽可能满足工艺要求且保持材料性能不变的情况下,反应温度范围确定在95~135 ℃。

另一方面,凝胶化时间也能反映树脂体系的固化速率快慢。

因此,采用流变特性研究凝胶过程也可表明树脂固化反应快慢。

MPF的固化过程通过流变仪的模量时间扫描模式测试,在特定温度下,体系的凝胶时间可通过G′和G″的交点处对应的时间来获得[9]。

图2分别为110 ℃和140 ℃下酚醛树脂动态模量曲线。

同一温度下,损耗和储能模量值随着固化时间的延长而增加,但不同时间段下,模量增长的速度不同,表现为一小段平台,后迅速增加,且不同温度下G′、G″交点的位置不同:表现为凝胶时间随温度升高而缩短。

其主要原因是由于温度升高,使分子的运动加快,反应更加迅速。

温度在140 ℃后,酚醛树脂的凝胶时间为20 min左右,对于较大的尺寸制件制备过程中,树脂的充分浸渍时间相对较短。

因此,在110 ℃时,酚醛树脂的凝胶时间约为50 min,树脂有较长的浸润纤维流动时间。

基于酚醛树脂凝胶过程的分析,可明确在110 ℃或更低温度下,酚醛树脂体系是存在固化反应发生的,也验证了其DSC固化反应过程的推测。

2.2 热熔法改性热固酚醛树脂粘度预测函数建立与验证2.2.1 粘度预测函数的建立研究满足新型热熔预浸工艺的新型树脂,操作窗口的工艺参数的制定大多采用试错法,取一定量的树脂在不同温度时间处理得到合适的工艺范围。

这种方法盲目性较大,耗费时间较长。

热熔预浸工艺中关键因素是热固性树脂的粘度变化,而粘度变化直接受温度和时间的综合影响。

因此,建立粘度与温度和时间之间的函数关系,即可利用该函数关系,方便预测一定温度和时间下的树脂粘度,确定在特定条件下的树脂低粘度平台,从而找到最佳的预浸和熔渗工艺温度和时间,为热熔预浸工艺参数的优化提供相关支持。

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