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PAGEIIPAGEIV摘要酚醛树脂具有优异的机械性、耐热性、耐寒性、尺寸稳定性、电绝缘性、成型加工性、阻燃性及烟雾性,而且这些性能又取得很好的平衡,且价格廉价,但是,它的其中一个缺点是韧性差。本讨论采纳SBS做为改性单体,利用物理共混的方法,使产物结构中弹性结构单元与酚醛树脂相结合,提高树脂韧性。实验结果表明,5g20%SBS(YH-801)的增韧剂增韧酚醛树脂增韧效果最好,增韧后树脂粘度为17.2866,树脂抗弯曲强度64。22Pa,树脂冲击强度5.8KJ/m,发泡所的泡沫表面密实光滑、韧性较好.关键词:酚醛树脂;改性弹性体;SBS。ABSCRACTThephenolicresinhasexcellentmechanicalproperties,heatresistance,coldresistance,dimensionalstability,electricalinsulation,molding,flameretardantandsmokeresistanceperformanceandgoodbalance,andthepriceischeap,However,onedrawbackisthatthepoortoughness.SBSasamodifiedmonomer,theuseofphysicalblendingmethod,sothattheflexiblestructuralunitinthestructureoftheproductwithphenolicresintoincreaseresintoughness.Theexperimentalresultsshowthatthebesttougheningeffectof5g20%oftheSBS(YH—801)flexibilizertoughenedphenolicresin,tougheningtheresinviscosity17。2866resinflexuralstrength64。22Pa,,resinimpactstrength5。8KJ/mfoambythefoamdensesmoothsurface,goodtoughness。Keywords:phenolicresin;modifiedelastomer;theSBS。
名目TOC\o"1-3”\h\uHYPERLINK\l"_Toc327962872"摘要 PAGEREF_Toc327962872\hIHYPERLINK\l"_Toc327962873"ABSCRACT PAGEREF_Toc327962873\hIIHYPERLINK\l”_Toc327962874"1.1酚醛树脂改性的进展ﻩPAGEREF_Toc327962874\h1HYPERLINK1.1。3我国酚醛树脂改性的进展现状ﻩPAGEREF_Toc327962877\h4HYPERLINK\l”_Toc327962878"1.1。4酚醛树脂的最新进展及展望 PAGEREF_Toc327962878\h5HYPERLINK\l”_Toc327962879”1.2酚醛树脂增韧改性途径ﻩPAGEREF_Toc327962879\h5HYPERLINK\l"_Toc327962880"1.2.1酚醛树脂的外增韧 PAGEREF_Toc327962880\h5HYPERLINK\l”_Toc327962881"1。2。2酚醛树脂的内增韧ﻩPAGEREF_Toc327962881\h6HYPERLINK\l”_Toc327962882"1.3本实验的目的、意义和方法ﻩPAGEREF_Toc327962882\h9HYPERLINK\l”_Toc327962883"2实验原理ﻩPAGEREF_Toc327962883\h10HYPERLINK\l”_Toc327962884"2。1酚醛树脂的合成及其固化反应 PAGEREF_Toc327962884\h10HYPERLINK2。3发泡机理 PAGEREF_Toc327962886\h11HYPERLINK\l"_Toc327962887"3实验部分 PAGEREF_Toc327962887\h14HYPERLINK3。1实验药品及仪器ﻩPAGEREF_Toc327962888\h14HYPERLINK\l"_Toc327962889”3.1。1实验药品 PAGEREF_Toc327962889\h14HYPERLINK\l"_Toc327962890”3.1.2仪器设备ﻩPAGEREF_Toc327962890\h14HYPERLINK3.4。2抗弯曲试样的制备 PAGEREF_Toc327962895\h15HYPERLINK\l"_Toc327962896”3.5酚醛树脂性能的检测ﻩPAGEREF_Toc327962896\h16HYPERLINK\l”_Toc327962897"3.5。1酚醛树脂粘度的测定 PAGEREF_Toc327962897\h16HYPERLINK\l”_Toc327962898"3.5.2酚醛树脂冲击强度的测定ﻩPAGEREF_Toc327962898\h16HYPERLINK\l”_Toc327962899"3.5.3酚醛树脂抗弯曲强度的测定ﻩPAGEREF_Toc327962899\h16HYPERLINK4结果与商量ﻩPAGEREF_Toc327962900\h18HYPERLINK\l”_Toc327962901”4.1SBS(YH—801)用量对树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响 PAGEREF_Toc327962901\h18HYPERLINK4结果与商量4。1SBS(YH-801)用量对树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响表4.1SBS(YH-801)用量对树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响编号SBS(溶剂CH2Cl2)粘度抗弯曲强度(MPa)冲击强度(KJ/m)a028.47655.963.6b1g20%SBS(YH-801)12.34851。875.2c2g20%SBS(YH-801)9.843659.615.4d3g20%SBS(YH—801)8.985160.235.6e5g20%SBS(YH-801)17.286664。225.8试验中酚醛树脂的用量是20g,固化剂用量为3。5g,硅油为1.0g,正戊烷用量为1。0g,保持不变。25%SBS(YH-792)溶液用量不同,a.0g,b。1g,c.2g,d.3g,e。5g。图4.1不同SBS(YH-801)用量的改性酚醛树脂发泡截面照片从表4.1可看出,用SBS增韧过的酚醛树脂的粘度不仅与增韧剂SBS的用量有关,而且与溶剂CH2Cl2的量也有关系.树脂粘度随SBS的量的增加而增加,而随的CH2Cl2量的增加而减小,但是都比未增韧的酚醛树脂粘度小,主要是加入SBS的同时,也带入了肯定量的氯仿溶剂,使混合体系的浓度下降,因此混合体系的粘度较低。用SBS增韧的酚醛树脂抗弯曲强度随着SBS量的增加而增加,当用量大于等于2g时,增韧的酚醛树脂抗弯曲强度比未增韧的酚醛树脂大,变化明显。用SBS增韧过的酚醛树脂的冲击强度明显高于未增韧的酚醛树脂的冲击强度,也是随SBS用量增加而增加,但是变化不大。这可能是由于SBS只是简洁地物理增韧有关,SBS用量变化不大时,冲击强度变化也不大.以上表中所列增韧剂增韧酚醛树脂所得树脂均可发泡,发泡结果为图4.1所示,图a发泡泡沫体积为原来的6倍左右,截面比较硬;图b、图c发泡泡沫体积为原来的7倍左右,树脂韧性较a好;图d泡沫体积为原来的8倍左右,泡沫表面有点脆,有掉渣现象;图d泡沫体积为原来的9倍左右,韧性较好,发泡效果强于其他组。综合上述,5g20%SBS(YH—801)溶液的增韧效果最好。4。2SBS(YH-792)用量对酚醛树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响由表4.2可已看出树脂的粘度、抗弯曲强度、冲击强度随SBS(YH-792)量的增加而增加。同等量的浓度为25%SBS(YH—792)的增韧效果高于浓度为20%SBS(YH-801)。这主要是浓度高,相当于氯仿的用量少,所以体系粘度较大。力学性能也明显高于未增韧的树脂和20%SBS(YH-801)增韧的树脂,这可能与两种SBS分子量和分子结构有关,还与SBS用量有肯定的关系.表4.2SBS(YH-792)用量对酚醛树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响编号SBS(溶剂CH2Cl2)粘度抗弯曲强度(MPa)冲击强度(KJ/m)a028.47655。963.6b3g25%SBS(YH—792)14.359262.244。8c4g25%SBS(YH—792)16。239664.365.2d6g25%SBS(YH-792)19.834258.565.4试验中酚醛树脂的用量是20g,固化剂用量为3.5g,硅油为1。0g,正戊烷用量为1.0g,保持不变.25%SBS(YH—792)溶液用量不同,a。0g,b。3g,c.4g,d.6g。图4.2不同SBS(YH—792)用量的改性酚醛树脂发泡截面照片试验中酚醛树脂的用量是20g,固化剂用量为3。5g,硅油为1.0g,正戊烷用量为1。0g。保持不变25%SBS(YH—792)溶液用量不同,a.0g,b.3g,c.4g,d。6g。以上表中所列增韧剂增韧酚醛树脂所得树脂均可发泡,发泡结果为图4.2所示,图a发泡泡沫体积为原来的6倍左右,截面比较硬;图b泡沫体积为原来的9倍左右,表面气孔密实柔顺,韧性较好;图c泡沫体积为原来的10倍左右,表面有少许气孔,但韧性强于其他组;图d泡沫体积为原来的10倍左右,表面色泽光顺,但是有点脆.以上不同量和不同浓度的SBS(YH—792)增韧酚醛树脂所得树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度相比较,4g25%SBS(YH—792)的增韧效果最好。4。3SBS(YH-801)/SBS(YH—792)用量对树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响表4.3SBS(YH—801)+SBS(YH-792)对树脂粘度、抗弯曲强度、冲击强度的影响编号SBS(溶剂CH2Cl2)粘度抗弯曲强度(MPa)冲击强度(KJ/m)a028。47655.963。6b1g20%SBS(YH-801)+2g25%SBS(YH—792)13.426454.684。6c1.6g25%SBS(YH-792)+3g20%SBS(YH-801)23。153456.674.8d3g25%SBS(YH-792)+2。5g20%SBS(YH-801)24。807259。685e2.5g20%SBS(YH—801)+2.0gSBS(YH-792)26.31857。974.6f2。4g20%SBS(YH-801)+3.0g25%SBS(YH-79219.936258.724.8注:SBS(YH-801)括号里的数据为SBS的型号,溶剂都为CH2Cl2试验中酚醛树脂的用量是20g,固化剂用量为3。5g,硅油为1.0g,正戊烷用量为1。0g保持不变.SBS(YH-801)/SBS(YH-792)用量为表4.3所列a、b、c、d、e、f。图4。3不同SBS(YH-801)/SBS(YH-792)用量的改性酚醛树脂发泡截面照片从上表4.3可看出,用SBS增韧过的酚醛树脂的粘度不仅与增韧剂SBS的用量有关,而且与溶剂CH2Cl2的量也有关系。树脂粘度随SBS的量的增加而增加,而随的CH2Cl2量的增加而减小。用SBS增韧过的酚醛树脂抗弯曲强度随着SBS量的增加而增加,SBS中所含CH2Cl2含量越高树脂抗弯曲强度越低,所以在用SBS增韧酚醛树脂时应考虑增韧剂中SBS的量和溶剂CH2Cl2量的共同作用。用SBS增韧过的酚醛树脂的冲击强度明显高于未增韧的酚醛树脂的冲击强度.增韧剂中SBS浓度越高并且SBS含量越多,则增韧后的酚醛树脂的冲击强度越大。以上表中所列增韧剂增韧酚醛树脂所得树脂均可发泡,发泡结果为图4。3所示,图a发泡泡沫体积为原来的6倍左右,截面比较硬;图b泡沫体积为原来的9倍左右,泡沫截面柔顺,韧性较好;图c泡沫体积为原来的8倍左右,泡沫表面气孔密实,略微有点脆;图d泡沫体积为原来的8倍左右,泡沫表面有少许气孔,但泡沫韧性较好;图e泡沫体积为原来的10倍左右,泡沫表面柔顺,有少许气孔,韧性较好;图f泡沫体积为原来的10倍左右,泡沫表面有少许气孔,泡沫韧性较好.综上所述,以上不同量的20%SBS(YH-801)和25%SBS(YH-792)混合增韧酚醛树脂,通过比较不同量增韧剂增韧树脂后树脂的粘度、抗弯曲强度、冲击强度,可以看出3g25%SBS(YH-792)+2。5g20%SBS(YH—801)的增韧效果最好.4.4结论本讨论采纳SBS做为改性单体,利用物理共混的方法,使产物结构中弹性结构单元与酚醛树脂相结合,提高树脂韧性,找出最佳的工艺条件。结论如下:1.树脂的粘度、抗弯曲强度、冲击强度随SBS(YH-801)的量的增加而增加。其中。5g20%SBS(YH-801)溶液的增韧效果最好.2.树脂的粘度、抗弯曲强度、冲击强度随SBS(YH-792)量的增加而增加。同等量的浓度为25%SBS(YH-792)的增韧效果高于浓度为20%SBS(YH-792)。其中4g25%SBS(YH-792)的增韧效果最好。3.用两种不同的SBS共混后再增韧酚醛树脂时,各项性能随着用量的增加先上升再下降。其中3g25%SBS(YH—792)/2.5g20%SBS(YH-801)的增韧效果最好。综上所述,我认为5g20%SBS(YH-801)的增韧剂增韧酚醛树脂增韧效果最好,增韧后树脂粘度为17.2866,树脂抗弯曲强度6422.6MPa,树脂冲击强度5.8KJ/m。树脂发泡后泡沫表面气孔密实光滑、韧性较好.
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py(FTIR)wasrecordedonanFTIRspectrometer(Nicolet380,NicoletAnalyticalInstruments,USA)usingcompression—moldedthinfilmsamples。SampleofmodifiedPFwaspurifiedaccordingtothefollowingstepsforFTIRtest:toluenewasdroppedintoalcoholsolutionofmodifiedPF,andthentheprecipitationwaswashedbytolueneatroomtemperatureforthreetimesanddriedinavacuumdryingovenatthetemperatureof50℃for24h.ScanningelectronmicroscopeThemorphologyobservationwasconductedwithascanningelectronmicroscope(LEO,LEO-L530VP).Allsampleswereimmersedinliquidnitrogenfor5minandbroken,andthecryogenicallyfracturedsurfacesweresputter—coatedwithgoldbeforeexamination.DynamicmechanicalanalysisDynamicmechanicalanalysis(DMA)wascarriedoutonaRheometricScientificDynamicMechanicalAnalyzer(DMTA-V)。Allmeasurementswereperformedatafixedfrequencyof1Hzandstrainamplitudeof5%intensionmode。Thetemperature’srangestudiedwasfrom—70to150℃withaheatingrateof10℃/min。ResultsanddiscussionFTIRofmodifiedphenolformaldehydenovolacFigure1showstheFTIRspectraofmodifiedPFnovolacandunmodifiedPFnovolac.Theabsorptionat950cm-1(attributedtoVi–Si),1020cm-1(attributedtoVi–Si),and1050cm-1(attributedtoPh–O)appearsinthespectrumofmodifiedPF,whichareabsentinthespectrumofunmodifiedPF.TheseresultsprovideasubstantialevidenceofreactionofVTESandPFnovolac.WaterwasnotcompletelyremovedfromPF,sosomeofthevinyltriethoxysilaneoasilsesquioxanemixturewiththeformationofSi–O–Sibonds.TheseresonanceswerehiddenintheIRspectrumunderthebroadpeakaround1100cm-1。As7gofby-productalcohol(0.152mol)wasobtainedwhen0。1molofVTESwasused,itisassumedthatvinyltriethoxysilanewaslinkedtoaseriesoflinearsilsesquioxaneandpossiblemechanismisshownasScheme1。MorphologyofEPDM/PFcompositeWhenunmodifiedPFwasusedtoprepareanEPDM/PFcomposite,asmoothfracturecanbeobservedfromFig.2,andtheconnectedholesarethedomainsofPFphasewithadiameterof44–86lm.ThesectionexhibitedductilefractureandthedomainofPFphasereducedtoapproximately600nm(Fig。3)whenmodifiedPFwasused.DuringthepreparationofEPDM/PFcomposite,thetemperaturewashigherthanthemeltpointofPF,andPFphasetendedtoaggregateandformedalargedomainbecauseoftherfacialtensionbetweenEPDMandPF.WhenmodifiedPFwasmixedwithstearicacid,zincoxide,andEPDMinatwo—rollmill,thetemperaturewasapproximately90Candwaterwastheproductofthereactionofstearicacidandzincoxide,consequentlyEt–O–SiinthestructureofmodifiedPFhydrolyzedandwastransfooaformationofSi–O–Sigradually。Partlycross-linkedmodifiedPFparticleswereformedbyshearforceanddispersedinEPDMphase.Whenthecompoundwasvulcanized,PFparticleswerecompletelycuredbyhexamethylenetetramineandwerechemicallybondedtoEPDMmatrixinthepresenceofsulfurandaccelerators.Basedonthechemicalstructureofaccelerated-sulfur-vulcanizedEPDM[20],themechanismisshownasScheme2。DynamicmechanicalanalysisofEPDM/PFcompositeFigure4showstheplotoflosstangent(tand)againsttemperatureobtainedfromtheDMAofEPDM/modifiedPFandEPDM/unmodifiedPFcomposite.Theglasstransitionoccursat—3℃9inthecaseofEPDM/modifiedPF,whiletwoglasstransitionscanbefoundwhenEPDM/unmodifiedPFwastested(—39and77.8℃).Thepeakatthetemperatureof77。8℃isattributedtotheglasstransitionofPFandtheoneat—39℃isattributedtoEPDM,whichshowsthatthecompatibilityofmodifiedPFandEPDMwassogreatlyimprovedthattheglasstransitionofPFphasedisappeared.Whenthetemperatureishigherthan0℃,thelosstangentofEPDM/modifiedPFishigherthanthatofEPDM/unmodifiedPFexcepttherangeofglasstransitionofPF。BasedonthemechanismshowninScheme2,modifiedPFparticleswerechemicallybondedtothesulfurcross-linkednetworkofEPDM,whichblockedtheinternalrotationofmolecularchains.Hencethecompositeappearedahigherenergyloss(tand)。Fig.4EffectsofPFontemperaturedependenceoftandat1HzConclusionVinyl-silicongroupwasintroducedtothestructureofPFnovolacbythereactionofVTESandPFnovolac.ThecompatibilityofmodifiedPFandEPDMwasgreatlyimproved,whichwassupportedbyDMAandSEM.Themechanismofcompatibilityissuggestedasfollows:modifiedPFwastransformedintosemicross-linkedPFparticlesbycondensationreactioninthepresenceofwaterandshearforceoftwo—rollmill,andtheparticleswerefullycuredandgraftedtothenetworkofEPDMduringvulcanization,respectively.References1.UtrackiLA,FavisBD(1989)Polymeralloysandblends。Handbookofpolymerscienceandtechnology.MarcelDekker,NewYork2.AbouHelalMO,ElSabbaghSHA(2005)StudyonthecompatibilityofNR—EPDMblendsusingelectricalandmechanicaltechniques。JElastomersPlast37:319–3463.GhoshAK,BasuDK(2003)Co—vulcanizationofacrylonitrile-butadienerubberandethylene–propylene–dienerubberblends。KautschukGummiKunststoffe56:101–1094。KimJK,LeeHK(2001)Studyonmanufacturingandcharacteristicsofsilicone/EPDMrubberblend.PolymerKorea25:4065.DasA,DebnathSC,BasuDK(2004)Evaluationofphysicalpropertiesandcuringcharacteristicsofsilicafilledethylene–propylene–dieneterpolymerinthepresenceofchloroprenerubber.JApplPolymSci93:196–2006.KoleS,RoyS,BhowmickAnilK(1995)Influenceofchemicalinteractiononpertiesofsilicone—EPDMrubberblend。Polymer36:3273–32777.SenKA,MukherjeeB,BhattacharyaASetal(1991)Preparationandcharacterizationoflow—halogenandnonhalogenfire-resistantlow-smokecablesheathingcompoundfromblends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