酚醛泡沫的增韧改性

1、酚醛泡沫的增韧改性酚醛泡沫的增韧改性 汇报人：汇报人： 罗霞罗霞 导师：俞科静导师：俞科静 副教授副教授 目录 4 酚醛泡沫概述 1 酚醛泡沫的改性方法 2 3 考虑因素 4 粒子改性酚醛泡沫的研究 酚醛泡沫泡孔结构 5 酚醛泡沫概述 优点 酚醛泡沫具有自重轻、比强度大、尺寸稳定性高的特点 阻燃绝热性能优异，突出表现在氧指数值高，其氧指数 高达35-50 耐化学腐蚀性较好，能够抵御酸类、盐类等化合物的侵 蚀 粘着力强。酚醛泡沫对铁、铝、不锈钢等金属，混凝土、 木材、纸张、玻璃等无机材料以及除聚四氟乙烯外的各 种聚合物材料都具有良好的粘接性能 酚醛泡沫概述 缺点 质脆硬 易掉粉掉渣 密度对泡沫的

2、强度、导热系数影响较大 力学性能不足 酚醛泡沫结构 泡体呈现闭合的五边形或六边形结构，三条泡壁棱柱相 交于一个顶点。由于泡体形状会受到聚合物网状骨架、 气体扩散、泡沫密度等多方面的综合影响，并非总是规 则的多面体结构。当聚合物密度增加时，泡体结构趋向 于球形酚醛泡沫塑料的泡体是由网状骨架所支撑。 酚醛泡沫的改性方法酚醛泡沫的改性方法 化学改性 化学反应改性是指在树脂聚合物分子链上通过化学方法 进行嵌段共聚、接枝共聚、交联或降解等反应，从而引入 新官能团而形成的高分子。这种改性方法通过对原树脂化 学结构的性能缺陷进行研究，针对性地调整改性剂基团的 化学结构实现化学共聚，目前，酚醛树脂的化学改性主

3、要 加入内增韧物，使易氧化的酚羟基醚化，或者在苯环间引 入长链的亚甲基或柔性基团，从而提高酚醛树脂的韧性。 酚醛泡沫的改性方法酚醛泡沫的改性方法 化学改性的方法： （1）环氧改性酚醛 环氧树脂中的环氧基和轻基与酚醛树脂中的酚轻基和轻甲 基反应，形成复杂的交联结构。由于环氧树脂分子链中含 有醚键，其柔性较好，与酚醛树脂反应后降低了固化产物 的交联密度，有效的改善酚醛树脂的脆性。 （2）聚氨酯改性酚醛 聚氨酯预聚物分子链中的异氰酸酯是活泼基团，与酚醛树 脂中的酚轻基和羟甲基均能发生化学反应，生成高分子化 合物，从而有效的提高泡沫的压缩强度和弯曲强度。 酚醛泡沫的改性方法酚醛泡沫的改性方法 物理改性

4、 物理共混改性是把树脂与其他一种或多种物料通过机 械搅拌等方式进行共混以达到某些特殊性能要求的改性 方法。共混改性无法改变分子构形，但可以赋予材料新 性能，有极其重要的应用价值。这一改性方式的基本要 求就是酚醛树脂与增强剂具有较好的物理相容性，泡沫 成型后能成为均匀的两相体系，从而提高了复合酚醛材 料的韧性和耐冲击性能。 酚醛泡沫的改性方法酚醛泡沫的改性方法 物理改性的方法： 1.橡胶改性酚醛 加入橡胶后，可以明显提高酚醛体系的韧性。这是由于 橡胶弹性体末端基有较高的活性(如轻基、梭基、双键等) ，能与酚醛树脂中的轻甲基发生不同程度的接枝或嵌段共 聚反应。另外，橡胶弹性体易形成海岛结构，酚醛作

5、为连 续相，橡胶形成分散相，这种形态结构有利于材料在遭受 外力冲击时，通过内部的弯曲变形来吸收外界冲击能。 2.热塑性树脂改性酚醛 热塑性树脂是酚醛树脂的一种常用增韧剂，主要所使用的 热塑性树脂分为聚乙二醇、聚乙烯醇缩醛、聚酞胺等。由 于上述热塑性树脂分子中的轻基与酚醛缩聚物中羟甲基易 发生缩合接枝反应，形成接枝共聚物。改善酚醛树脂的脆 性，增加复合材料的机械强度，降低固化速率，从而有利 于降低成型压力。 酚醛泡沫的改性方法酚醛泡沫的改性方法 酚醛泡沫概述酚醛泡沫概述 3.玻璃纤维、氢氧化铝等增强酚醛 梅启林等研究了氢氧化铝对酚醛泡沫复合材料性能的影响 结果发现，随着氢氧化铝含量的增加，酚醛泡

6、沫的密度、 压缩强度和氧指数均呈上升趋势。当氢氧化铝的含量达到 50wt%时，酚醛体系粘度过大，导致发泡困难。综合分析 ，其合适用量为15wt%。 粒子改性酚醛泡沫的研究粒子改性酚醛泡沫的研究 成核理论： 1.经典成核理论（均相成核） 2.异相成核 无机粒子改性泡沫被认为是最简单且有效的改性方式，实验 过程容易控制，用料少，效果好。近几年来人们广泛研究了 各种粒子对酚醛泡沫力学性能的影响，使用的粒子包括微米 粒子和纳米粒子。常用的用于复合材料改性研究的粒子包括 SiO2 CaCO3 Tio2 Al2O3。 粒子改性酚醛泡沫的研究粒子改性酚醛泡沫的研究 研究现状： 复旦大学将凹凸棒土(ATP)用

7、于酚醛泡沫的增韧研究中， ATP为一种具有多孔性纤维状结构的水合镁铝硅酸盐矿物 ，研究发现经KH550改性过后的ATP可以明显改善酚醛泡 沫的力学性能。但是未经改性处理的ATP粒子却使酚醛泡 沫的力学性能降低。 SiO2粒子也被用于酚醛泡沫的改性当中，在一定的质量 分数范围内，亲水性SiO2的含量越高，泡沫的力学性能 越好，而疏水性的SiO2粒子的加入却使酚醛泡沫的力学 性能降低。 研究现状： 国外有将碳纳米粒子（多壁碳纳米管和石墨烯）用于酚 醛泡沫的改性当中，当石墨烯含量为0.5%和1%时，泡沫 的强度分别提高了142%和157%。在SEM观察下，当石墨 烯含量为1wt%时，酚醛泡沫的泡孔更

8、小，而且有更均匀 的结构，同时表现出最好的力学性能。 粒子改性酚醛泡沫的研究粒子改性酚醛泡沫的研究 考虑因素考虑因素 1. 粒子与树脂的相容性 研究表明当粒子与树脂之间相容性较差时，粒子不只 不能改善酚醛泡沫的力学性能，反而会导致力学性能的 下降，由于粒子与树脂相容性差，不能较好的分散在酚 醛树脂中，造成堆积，导致泡沫变形使泡沫力学性能下 降，所以改善粒子与酚醛树脂的相容性是关键所在。通 常有两种采用KH550、KH56O和KH570表面改性剂对无机 粒子改性，提高了粒子与树脂之间的相容性，或者通过 超声空化促进微粒在基体中均匀分散。 2.粒子的用量 当粒子的投入量低于临界值时，泡沫的性能随着粒子的 加入而增加，当粒子含量大于一个临界值时，泡沫性能 会随着临界值的增加而降低，这是由于过多的粒子会在 基体