1、酚醛樹脂的精細(xì)化研究

1.1、效率及穩(wěn)定性的發(fā)展

隨著酚醛樹脂生產(chǎn)技術(shù)的不斷完善，生產(chǎn)控制由判定反應(yīng)程度及反應(yīng)終點(diǎn)靠看、聽、摸感判斷，經(jīng)驗(yàn)主義的手動(dòng)間歇式生產(chǎn)，發(fā)展到先進(jìn)儀器在線控制生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定的連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率更高。

1.2、精細(xì)化加智能化的發(fā)展

隨著MPC技術(shù)的運(yùn)用，生產(chǎn)控制朝著更加智能化的方向發(fā)展，MPC利用動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)模型預(yù)測(cè)了未來的反應(yīng)熱量、估算冷卻表面的傳熱系數(shù)、精確控制甲醛加入速率和反應(yīng)器溫度，確保將來的反應(yīng)熱不會(huì)超過可用的冷卻能力、用動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)最短的樹脂縮聚的終點(diǎn)。可以穩(wěn)定一致地控制反應(yīng)器溫度和反應(yīng)速率、改善安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)的一致性、批次周期時(shí)間的變化越來越小、使用動(dòng)力學(xué)模型確定終點(diǎn)(截止點(diǎn))、無需從反應(yīng)器中取樣品、操作員干預(yù)更少，自動(dòng)化程度更高等諸多好處，為產(chǎn)品生產(chǎn)過程的更加穩(wěn)定提供智能化技術(shù)支持。圖3圣泉集團(tuán)酚醛樹脂生產(chǎn)控制現(xiàn)場(chǎng);圖4圣泉集團(tuán)生產(chǎn)的高穩(wěn)定性酚醛樹脂GPC分布。

1.3、酚醛樹脂固化更加深入

酚醛樹脂只有在形成交聯(lián)網(wǎng)狀(或稱體型)結(jié)構(gòu)之后才具有優(yōu)良的使用性能，包括力學(xué)性能、電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。酚醛樹脂的固化就是使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過程，表現(xiàn)出凝膠化和固化的兩個(gè)階段，這一轉(zhuǎn)變不僅是物理過程，而且是一個(gè)化學(xué)過程，酚醛樹脂的固化是一個(gè)不可逆的過程，且酚醛樹脂不可能100%固化,固化度受溫度、時(shí)間等的影響，所以科學(xué)固化尤為重要。由于酚醛樹脂是縮聚反應(yīng)，有低分子的釋放，科學(xué)固化是保證酚醛樹脂優(yōu)良性能的重要條件。現(xiàn)在研究酚醛的固化除了后期的性能檢測(cè)外，針對(duì)樹脂自身使用一些先進(jìn)的手段來檢測(cè)表征，如流變儀、差式掃描量熱儀、TGA等。

2、酚醛樹脂的高性能化研究

酚醛樹脂作為重要的合成樹脂之一，其在應(yīng)用中極少單獨(dú)使用，多與其它材料復(fù)合使用，其高性能化研究涉及到酚醛樹脂本身的性能研究及作為復(fù)合材料應(yīng)用時(shí)的綜合性能研究

2.1、酚醛樹脂的增韌研究

酚醛樹脂的增韌分為物理(混合型)增韌及化學(xué)(反應(yīng)型)增韌，化學(xué)增韌通過化學(xué)反應(yīng)將具有韌性的柔性長(zhǎng)鏈分子接枝到酚醛樹脂的主鏈上，使苯酚連接上柔性長(zhǎng)鏈，然后再與甲醛反應(yīng)制得增韌改性的酚醛樹脂，機(jī)理：當(dāng)酚醛樹脂受力發(fā)生龜裂時(shí)，這些柔性鏈能吸收部分能量，并使應(yīng)力分散，降低樹脂的模量，從而降低脆性，增韌改性常用改性劑有烷基酚、腰果油、桐油、尼龍、橡膠、PVB等改性。近年來，高校在對(duì)酚醛樹脂增韌方面有了更深入的研究，其中沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等用4 種自制的功能化離子液體氯代1-(2- 羥乙基)-3- 甲基咪唑([HeMIM]Cl)、氯代1- 羧乙基-3- 甲基咪唑鹽([CeMIM]Cl)、溴代1- 乙胺基-3- 甲基咪唑鹽([AeMIM]Br)、溴代1- 丁基-3-甲基咪唑鹽([BMIM]Br)改性PF，發(fā)現(xiàn)離子液體的活性功能基團(tuán)可以與PF 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而更好地增強(qiáng)增韌PF，降低游離醛含量。其中[AeMIM]Br 改性的酚醛性能最好。

2.2、酚醛樹脂的耐熱研究

材料切削時(shí)所做的功幾乎全部轉(zhuǎn)化成熱能，據(jù)資料報(bào)道，磨料磨具在磨削時(shí)只有10-20%左右的熱量被磨屑帶走，80-90%的熱量被傳入工件及磨具，而以酚醛樹脂為粘結(jié)劑的樹脂磨具在中溫(250℃以下)有較好的強(qiáng)度保持性，高溫會(huì)導(dǎo)致樹脂軟化或者分解使其粘結(jié)力下降，引起大量磨料脫落，對(duì)磨具的磨削效率及磨削比有較大的影響。所以對(duì)酚醛樹脂的耐熱研究比較重要。

無機(jī)材料改性：以硼、鉬改性酚醛樹脂為主。基本原理就是在樹脂分子結(jié)構(gòu)中引入硼、鉬等元素，生成鍵能較高的B-O、O-Mo-O鍵，提高改性樹脂的熱分解溫度及耐熱性。研究表明，B-O鍵能為774KJ/mol，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C-C鍵能345KJ/mol;鉬酚醛樹脂的熱解過程是一級(jí)反應(yīng)，其熱分解活化能高達(dá)137.5KJ/mol。700℃下普通酚醛樹脂的失重率達(dá)到100%，硼改性酚醛樹脂僅為67%，鉬改性酚醛樹脂為30.3%。

有機(jī)材料改性：將具有高分解溫度、耐熱性等綜合性能良好的有機(jī)高分子材料通過共混或者化學(xué)的方式與樹脂結(jié)合，達(dá)到改善酚醛樹脂的目的，通常有聚酰亞胺、聚砜、有機(jī)硅、苯并噁嗪等。

納米材料改性：主要有納米TiO2、SiO2、碳納米管、銅和納米蒙脫土等，加入時(shí)通常會(huì)進(jìn)行表面處理或者表面疏水化，以便能與酚醛樹脂作用。納米材料不同其改性樹脂的原理也不盡相同。

外保護(hù)法提高耐熱性：外保護(hù)法是通過樹脂與其它特殊材料復(fù)配，在磨削過程中通過輔助材料的物理或化學(xué)變化，達(dá)到保護(hù)酚醛樹脂的目的，比如金屬磨削中加入冰晶石及硫鐵礦粉等。其機(jī)理：(1)在磨削過程中容易融化;(2)由于冰晶石的融化吸收磨削熱量，降低了磨削表面溫度;(3)冰晶石融化后是一種很好的潤(rùn)滑劑;(4)冰晶石融化后可以析出氟，有利于鋼的磨削與切割(5)硫鐵礦可以吸收氧減弱樹脂的氧化。

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