作为最早实现工业化的合成树脂材料, 酚醛树脂的应用极为广泛。经过一百多年的发展, 酚醛树脂的性能也有了大幅的提高。酚醛树脂复合材料具有极其良好的防火性和阻燃性, 而且其耐热、耐腐蚀、低毒性、低发烟性及耐氧化性特点显著。在高温条件下, 酚醛树脂材料能够良好的保存其力学性能, 加上酚醛树脂材料价格低廉, 因此在军事装备、航空航天、采矿、建筑运输以及微电子等领域中具有不可替代的作用。然而, 随着时代的发展, 酚醛树脂材料的性能需要进一步的增强, 以满足各个行业的需要。本文通过分析酚醛树脂复合材料的改性, 总结国内酚醛树脂复合改性的研究现状。
酚醛树脂俗称电木, 又叫做电木粉。酚醛树脂是由酚类和醛类在催化剂作用下缩聚而成的。酚醛树脂是三大合成热固性树脂之一。复合而成的酚醛树脂呈无色或者黄褐色。在市场上进行销售时, 通常会添加着色剂, 因此呈现为红、黑、黄等颜色。一般为颗粒或粉末状。酚醛树脂材料耐弱酸和弱碱, 如果遭遇强酸, 酚醛树脂材料将发生分解, 遭遇强碱时, 酚醛树脂材料将发生腐蚀。酚醛树脂材料不溶于水, 可溶于一些有机溶剂中。
普通酚醛树脂的脆性大, 由其制得的材料硬度大、模量高、韧性差、易在界面上产生应力裂纹。为了提高酚醛树脂材料的韧性, 需要进行复合改性。目前常用的方法有:橡胶复合改性、腰果壳油改性、桐油改性以及新型固化剂改性等。其中橡胶增韧酚醛是最常见的增韧方法。该方法属于物理改性方法, 一般是在酚醛树脂中加入含羧基的丁腈橡胶, 加入橡胶的含量一般在7%左右。加入的橡胶中含有丁二烯双键, 它能与酚醛树脂中的羟甲基发生化学反应, 从而使橡胶与酚醛树脂材料紧密连接, 最终提高酚醛树脂材料的力学性能。另外, 加入的橡胶除了丁腈外, 还可加入羧基丙烯酸橡胶、环氧羧基丁腈等含有相应活性基团的橡胶。腰果壳油改性方法目前还没有大规模的使用, 其改性原理在于成熟的腰果壳中含有大量的黏稠性液体CNSL。这类液体具有酚的化学性能, 因此能够与酚醛树脂材料完美融合, 最终在提高酚醛树脂材料韧性的同时, 提高其摩擦性能。
改善酚醛树脂耐热性属于化学改性法, 通常使用的方法为:将酚醛树脂的酚羟基醚化、酯化、重金属整合以及严格后固化条件、加大固化剂用量等。其中使用范围最广的为重金属整合法, 该方法是通过化学反应得到, 通过将金属元素钼的化学键与酚醛树脂中的化学键发生反应, 从而提高其耐热性能。除此之外, 硼改性法也是良好的酚醛树脂耐改性方法, 该方法通过硼化合物与酚醛树脂反应, 改变酚醛树脂结构, 生成能够耐高温的化学键, 最终使酚醛树脂材料的初始分解温度提高, 冲击强度也得到显著增强。此外, 改性酚醛树脂的加工工艺性也得到明显改善。硼的引入对改善酚醛树脂阻燃性能也是十分有利的。
酚醛树脂的加工工艺将直接影响酚醛树脂的性能。目前, 关于传统的酚醛树脂加工工艺已经得到广泛研究, 在这些研究基础上, 人们提出了关于合成高性能改性酚醛树脂的方法。目前主要开发的合成方法有水系酚醛树脂和悬浮法微球状酚醛树脂生产方法。这些方法对环境的影响较小, 而且能够良好保存性能。其中悬浮法微球状酚醛树脂合成中苯酚甲摩尔、催化剂用量、交联剂和反应温度对酚醛树脂颗粒大小及其分布, 颗粒形态的影响较大, 因此该工艺方法仍在持续研究中。对于新型的乳液法酚醛树脂的合成方法, 经过试验研究证明, 该方法完全适用于湿式摩擦材料的生产, 且能达到降低成本, 改善性能, 减少环境污染的目的。
纯酚醛树脂的酚羟基和亚甲基容易氧化, 使耐热性和耐氧化性受到影响。然而随着社会科技的发展, 各行业对酚醛树脂的性能提出了更高的要求。因此如何提高酚醛树脂的性能以及改进其加工工艺称为当前酚醛树脂发展遇到的主要问题。通过相应的物理以及化学方法对酚醛树脂进行复合改性, 能够有效提高酚醛树脂的韧性及耐热性。然而至今仍然没有找到能够同时提高上述两种性能的途径。因此, 研制既能提高韧性又能提高耐热性的酚醛树脂是目前酚醛树脂复合改性的研究重点。
摘要：近年来, 化工领域内对酚醛树脂复合材料的使用要求不断增高。在这种情况下, 如何提高酚醛树脂复合材料的综合性能成为当前主要研究的问题。基于此, 本文综述酚醛树脂材料的性能, 分析酚醛树脂材料复合改性的研究进展。分析了各种改性方法的机理以及研究现状。以期获得更高性能的酚醛树脂复合材料, 使其在高新技术领域发挥更大的作用。
关键词：酚醛树脂,复合改性,改性方法
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