以氨水作為催化劑，制備了熱固性PF(酚醛樹脂)，探討了氨水用量對PF預聚體的固化過程和固化產(chǎn)物熱穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：采用氨水催化合成的PF預聚體在85℃左右、200℃左右、低于200℃和400~600℃時，分別為其溶劑脫除、固化(達到相對最大固化速率)、小分子脫除(預聚體固化過程中)和降解等階段。

劉淵、羅軍、孔德權(quán)貴陽學院材料磨損與腐蝕防護貴州省教育廳特色重點工程中心

馮曉琴，貴州理工學院化學工程學院

0·前言

酚醛樹脂(PF)具有原料易得、價格低廉、生產(chǎn)工藝簡單和力學性能優(yōu)異等特點，因而已廣泛應用于各工業(yè)領(lǐng)域[1-7]。然而，固化后的PF存在酚羥基易氧化和連接芳核間的亞甲基鏈較短等缺陷，致使PF的諸多性能受到影響(如熱分解溫度低、分解殘留物性能不穩(wěn)定等)。在汽車、電子、航空航天及國防工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域，研究者[8-12]為改善PF的耐熱性，對其進行了大量改性研究，并開發(fā)出一系列高性能的PF。然而，PF合成用催化劑對其熱性能影響的系統(tǒng)性研究鮮有報道;此外，合成熱固性PF使用的催化劑主要集中在氫氧化鋇和氫氧化鈉(NaOH)[13-15]，而對其他堿性催化劑的研究也相對較少。因此，本研究使用氨水催化制備PF，并探討了氨水用量對PF熱性能的影響。

1·結(jié)果與討論

1.1催化劑用量對PF預聚體固化過程的影響

不同用量氨水催化合成PF預聚體的DSC曲線如圖1所示。

由圖1可知：不同用量氨水催化的PF預聚體都存在一個吸熱峰和放熱峰，分別為溶劑乙醇揮發(fā)(85℃左右)、PF固化(達到相對最大固化速率溫度為200℃左右)所致;160℃左右出現(xiàn)輕微的吸熱峰，這是PF固化過程中小分子水、游離酚和游離醛脫除所致。

1.2催化劑用量對PF熱穩(wěn)定性的影響

不同用量氨水催化合成PF預聚體的TGA曲線如圖2所示。

由圖2可知：所有的PF都存在兩個熱失重階段;第1階段(<200℃)的熱失重為PF發(fā)生縮聚反應和固化脫除小分子水[具體反應方程式如式(1)所示]、部分游離酚和游離醛所致;第2階段(400~600℃)的熱失重，是PF降解所致。

在相同的制備工藝條件下催化劑用量會直接影響所得PF的熱穩(wěn)定性能：當m(氨水)=21g時，制備的PF熱穩(wěn)定性最差，其600℃失重率約為50%;當m(氨水)=31g時，制備的PF熱穩(wěn)定性相對最好，其400~600℃失重率為10%左右;當m(氨水)>31g時，制備的PF熱穩(wěn)定性開始下降(400℃失重率約為15%)。PF的熱穩(wěn)定性能與氨水用量不呈線性關(guān)系，而是存在一個相對最佳值。

2·結(jié)語

(1)經(jīng)氨水催化后，合成的PF在200℃左右固化且達到相對最大固化速率。

(2)氨水催化合成的PF存在2個熱失重階段：第1階段失重為小分子的進一步脫除所致，第2階段失重為PF的降解所致。

(3)氨水用量與PF的熱穩(wěn)定性之間不呈線性關(guān)系，而是存在一個相對最佳值;當m(氨水)=31g時，PF的熱穩(wěn)定性相對最好。

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