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为提高甲阶酚醛树脂的贮存期和力学性能,本课题拟合成高邻位甲阶酚醛树脂(PF),并采用聚乙二醇(PEG)改性PF树脂得到改性高邻位甲阶酚醛树脂(PHOPF),考察PF树脂和PHOPF树脂的贮存稳定性以及力学性能,同时,采用红外光谱分析,热分析,粘度测试等进行了表征;运用非等温差示扫描量热法(DSC)来研究它们的固化动力学,了解其理论的固化过程,固化反应温度,固化反应时间;此外,还研究了两种树脂固化物的相关性能,并将Nano-SiO2与PHOPF树脂共混来提高PHOPF树脂的韧性,同时提高其力学性能。 通过对游离醛,游离酚的含量,粘度,合成温度以及时间的探索,确定了PF树脂合成工艺,当酚醛物质的量之比为1.6,催化剂CaO用量为1.68 g(按苯酚物质的量的3%),在温度65℃时反应1h,然后升温至75℃反应2h,再进行脱水反应可得到一定粘度的PF;经贮存稳定性测试,PF树脂的贮存期换算后为30天,达不到实际生产保存至少3个月的要求,因此,采用PEG对合成的PF树脂进行醚化改性,红外结果表明,亚甲基醚键成功接入到酚醛的分子链上,并且当PEG含量增加,体系的粘度呈上升趋势,由于羟甲基活性的降低和数目的减少,自缩聚变得困难,粘度增加缓慢,贮存期也延长。当PEG含量为25%时,树脂贮存期为108天。 用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种不同的方法分别对PF和PHOPF树脂分别进行了固化动力学的研究。结果表明,PHOPF树脂的表观活化能要高于PF树脂,这两种方法得到的固化参数大致相等;根据T-β曲线和固化动力学方程可以确定两种树脂的理论固化温度和时间。 然后,以固化反应动力学得到了理论固化工艺,在此基础上修正了PF树脂固化工艺条件为: PF树脂:65℃/2h(0.1MPa)+80℃/2h+130℃/3h,PHOPF树脂:65℃/2h(0.1MPa)+80℃/2h+130℃/3h+200℃/2h;经过PEG改性的HOPF树脂的耐腐蚀性相比于PF树脂得到了提高,并且随着PEG含量的增加,耐腐蚀性能更加优异,尤其是耐酸性更强。 最后用Nano-SiO2共混改性PHOPF树脂增加韧性,考察树脂性能指标,结果说明随Nano-SiO2加入量增加,树脂黏度也相应增加,但是贮存期与PHOPF相比差别不大;当Nano-SiO2含量增加时,其固化物耐酸性能明显增加。当m(SiO2)∶m(PHOPF)=3%时,树脂的韧性提高,耐热性能降低。热重分析结果表明,Nano-SiO2改性的固化物的初始分解温度高于PHOPF固化物分解温度,但是在温度超过500℃时,分子间氢键作用被破坏,分子间相互作用减弱,导致其耐热性下降,残炭率降低。