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随着国内外汽车工业的不断发展,汽车滤清器产业也在市场的需求下不断更新,并且随着对环境的要求越来越高,生产环保也越来越受到重视。目前汽车油滤纸主要的增强方式是采用酚醛树脂进行增强,而醇溶性酚醛树脂在生产过程中使用大量有机溶剂,涉及到溶剂的回收工序,增加了成本,并且由于其有毒易燃易爆的特性会增加生产过程中的危险性。水溶性酚醛树脂是近年研究的热点,但是由于水溶性酚醛树脂一般是分子量较小的甲阶热固性树脂,固化后材料发脆,强度及韧性不足,需要改进目前存在的缺点,对水溶性酚醛树脂进行增强增韧改性。有机硅是由Si—O长链组成的一类高聚物的总称,有机硅及其二次加工品种类繁多,涉及国民经济各领域及人民生产生活的各方面,是有机硅化学品的主要门类。但由于有机硅氧烷疏水的特性,不能有效分散在水中形成稳定的分散体,并且与大部分有机高分子树脂共混稳定性差,不能形成良好的界面结合,从而难以制备综合性能优异的复合材料。本论文采用对含氢硅油进行亲水改性,改变有机硅的极性,提高有机硅与酚醛树脂的相容性,同时进一步引入反应活性基团,与酚醛树脂进行化学共聚合改性。首先,采用“一锅法”和顺序加料法制备了改性有机硅,并确定其最佳反应条件。将烯丙基缩水甘油醚(AGE)和烯丙基聚氧化乙烯醚(PEO)共同接枝到含氢硅油(PHMS)上,PEO赋予硅油在水中的分散性,而AGE提供树脂进一步反应的活性官能团。结果表明:采用“一锅法”制备改性有机硅,最高转化率为63.1%,并且随着反应时间和摩尔比n(C=C)∶n(Si—H)的增加,合成过程出现凝胶现象,并不适合实际生产应用;而顺序法在n(C=C)∶n(Si—H)=1.2∶1,n(PEO):n(AGE)=3:1条件下,先期加入反应活性低的PEO,135℃反应时间3 h,再加入反应活性较高的AGE,85℃反应时间3 h,此时的改性有机硅产率高达90.5%,并且随着n(PEO)/n(AGE)比例的调控,改性有机硅呈现不溶—乳液—溶液的变化趋势。FT-IR及~1H-NMR结果表明产物具有预期结构,AGE及PEO被成功接枝到有机硅分子链上。将自制的改性有机硅采用物理共混的方式与水溶性酚醛树脂进行复配,当改性有机硅树脂添加量在5%和10%(与酚醛树脂的质量比),两者具有良好的共混稳定性,共混物在高温固化后,改性有机硅中的环氧基团会发生开环反应参与到酚醛树脂的交联固化中。DSC显示两类树脂的分子链相互缠结,形成类似于互穿网络的结构。TGA结果显示,水溶性酚醛树脂经过有机硅改性后,其耐热性有了明显提升,热分解外延起始分解温度提高了20.7%。将有机硅改性的水溶性酚醛树脂作为增强树脂,应用到汽车滤纸上,与纯酚醛浸渍增强的滤纸相比,经过添加改性有机硅以后,汽车滤纸的各项力学性能都得到了明显的提升。首先,改性有机硅树脂的加入,通过环氧基团的开环,与酚醛树脂的羟甲基或酚羟基反应,从而影响了酚醛树脂自身的交联反应,改变了最终树脂的交联结构。其中改性有机硅(PHMS-750)/酚醛树脂(PF)(w/w5%)浸渍增强的纸页综合力学性能最好,弯曲挺度提升32%,耐破度提升21%,抗张强度提升28%,伸长率提高24%。同时PHMS-750/PF(5%)浸渍增强的滤纸具有优异的耐油性和耐水性,与纯酚醛浸渍增强的滤纸比较,经过有机硅改性的水性酚醛,其浸渍增强的滤纸在汽油和机油中浸泡一段时间后,其耐破度、挺度、抗张强度的保持率均高于未经改性的纯酚醛树脂所浸渍增强的滤纸;同样,在水里浸泡饱和后,其耐破度和挺度也有着相对较高的保持率,说明有机硅改性酚醛树脂高温固化以后形成致密的三维网络结构,具有良好的耐油性和耐水性。最后,使用激光共聚焦显微镜(CLSM)和带能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS)对共混体系进行微观表征,先使用荧光光谱仪确定CLSM的实验条件,分别在液相和固相条件下对共混体系进行观测,结果显示在共混初期液相条件下,改性有机硅树脂以尺寸在1μm-30μm的小液滴的形式分散在水溶性酚醛树脂中;而在高温固化后由于环氧基团发生开环,改性有机硅的荧光特性消失,改性有机硅均匀分散在酚醛树脂中,参与到酚醛树脂自身的交联反应。但是当改性有机硅添加量达到10%时,在小部分区域会出现改性有机硅聚集的情况,这部分改性有机硅在高温固化后仍保持荧光特性,表明有少部分有机硅未能发生环氧开环,仅仅起到物理共混的作用。进一步采用SEM-EDS观察了浸渍滤纸微观形貌进行佐证,通过原子分布图可以知道,当改性有机硅树脂添加量是5%时,有机硅均匀分布在酚醛树脂当中,当有机硅添加量达到10%时会出现小区域的团聚,这部分保留了环氧基团的改性有机硅,以物理共混的状态与酚醛树脂进行复配,其结果显示不利于纸页力学性能的提高。