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酚醛树脂是一种历史悠久、性能优良的热固性树脂。长期以来,酚醛树脂一直以其量多用途广而在各类树脂中占主要地位。酚醛树脂胶粘剂在木材工业中的运用也非常广泛,木质材料用于建筑、车辆及船舶等方面存在一个重要的问题,即其易燃性。火灾的发生往往与使用未经阻燃处理的易燃物有直接的关系。现在世界各国对建筑结构及部件的耐火等级都做了明确的规定,并制定了相应的材料可燃性能的标准试验方法。随着阻燃木质材料的开发,对胶粘剂的耐高温性能也提出了更高的要求。酚醛树脂具有较好的耐热性,但由于酚醛树脂的氧化降解,普通酚醛树脂在200℃以下能够稳定存在,若超过200℃,便明显地发生分解氧化。对此世界各发达国家都致力于耐高温酚醛树脂的研究及开发,而且在含硼高分子材料改性方面获得了显著的效果。
目前,合成具有更高耐热性能的酚醛树脂已成为改性酚醛树脂研究的一个热点。硼改性酚醛树脂是目前最成功的酚醛树脂改性品种之一。本文以苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂合成酚醛树脂,用不同量硼砂改性使其成为具有耐高温性能的硼酚醛树脂。并用傅里叶红外光谱分析、热重分析、差式扫描量热分析和扫描电子显微镜分析等方法对结构进行了表征与分析。
本文的结论如下:
(1)经过硼砂改性的酚醛树脂,硼砂与酚醛树脂中的酚羟基、苄羟基发生了反应,生成了新的交联键。因此可以得出加入的硼砂可以与酚醛树脂发生化学反应而不仅是物理混合;对未改性的酚醛树脂和9%硼砂改性的酚醛树脂经过300℃、500℃、700℃高温处理后的样品用FTIR分析得出:未改性的酚醛树脂经不同温度处理后,树脂结构发生了很大的变化。当样品经700℃高温处理以后,树脂中残存的有机成份明显减少,说明未改性树脂在高温下的耐热性能较差;经过9%硼砂改性的酚醛树脂经过不同温度处理后,树脂结构变化不明显,说明改性树脂的耐热性明显提高。
(2)热重分析表明,酚醛树脂经硼砂改性以后其发生热失重的温度明提高。表明其耐高温性能明显改善。利用硼砂改性酚醛树脂耐热性优于普通酚醛树脂;试验范围内,当硼砂用量为9%,耐热性能较优。
(3)DSC分析表明:未改性酚醛树脂在135℃左右达到放热最大值,硼砂改性树脂的固化反应放热温度范围为120-260℃,放热最大值温度约为212℃,硼砂改性的酚醛树酯固化温度高于普通酚醛树脂。
(4)SEM分析得出:当样品经过热水抽提以后,随着硼砂量的增多,改性树脂的质量损失增加,改性树脂的表面结构由致密变得疏松,树脂的孔隙增大,树脂的耐水性能变差。