金属离子催化剂对酚醛树脂分子结构及性能的影响

针对酚醛树脂固化速度慢、热压温度高等问题,采用Na_2CO_3、(CH_3COO)_2Zn、Ba(OH)_2、LiOH等金属离子作催化剂,合成快速固化改性酚醛树脂。通过理化性能对比分析发现,Ba(OH)_2作为一种低成本催化剂,不仅可以有效提高酚醛树脂固化速度,而且改性酚醛树脂胶制备胶合板的胶合强度明显提高,甲醛释放量有所降低。同时,对Ba(OH)_2催化剂的加入量进行了进一步优化实验,对比了Ba(OH)_2不同加入量对酚醛树脂分子结构和固化行为的影响。研究发现,当改性酚醛树脂中Ba(OH)_2催化剂用量为1.5wt%时,其胶合强度达到1.66 MPa,甲醛释放量相比于纯酚醛树脂明显降低。     

尿素改性木质素基酚醛树脂的性能

木质素基酚醛树脂(LPF)固化速度较慢,阻碍其推广与应用。在LPF树脂合成过程中添加尿素,并对合成的尿素改性木质素基酚醛树脂(LPUF)树脂的凝胶时间及所制胶合板的胶合强度进行了分析。同时,通过核磁共振(13C NMR)及差示扫描量热(DSC)技术对树脂分子特征结构、固化温度及固化反应热进行表征,研究尿素添加量对LPUF树脂化学结构、固化特性及其胶接性能的影响。结果表明,随着尿素添加量的增加,LPUF树脂中酚环与尿素单元之间的共缩聚亚甲基桥键含量明显增加。添加适量尿素可以提高LPUF树脂的缩合程度,实现树脂的快速固化,明显降低树脂游离甲醛含量。添加过量的尿素会生成低分子量取代脲,不利于固化后树脂的交联密度及所制胶合板的胶接性能。本研究范围内,当尿素添加量为6%时,LPUF树脂具有较快的固化速度,其所制胶合板的耐水胶合强度满足GB/T 9846—2015中I类胶合板的胶合强度要求。     

酚醛树脂低温快速固化剂的开发与分析

碳酸氢钠、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯作为固化剂分别按一定比例与酚醛树脂(PF)复合,可实现在低温条件下使酚醛树脂快速同化。研究了低温快速固化剂对酚醛树脂性能的影响,考察了不同固化剂对酚醛树脂固化速度和对胶合板胶合强度的影响,遴选出最优的酚醛树脂低温快速固化剂。并通过红外光谱(FT-IR)和热失重分析(TGA)解析了不同固化剂对酚醛树脂分子结构和热稳定性的影响。结果表明,当碳酸丙烯酯添加比例为2%时,酚醛树脂可在120℃的固化温度下,达到较短固化时间(凝胶时间208 s)和较高胶合强度(1.77 MPa)。     

新型酚醛树脂改性大豆蛋白基胶黏剂的研究

以脱脂大豆粉为原料制备大豆蛋白基胶黏剂(豆胶,S),以普通甲醛制备的酚醛树脂(PF_1)和高浓度甲醛制备的酚醛树脂(PF_2)为交联剂,使用前将两者直接混合得酚醛树脂改性豆胶(PF_1/S、PF_2/S)。利用差示扫描量热(DSC)、红外光谱(FT-IR)、动态热机械性能(DMA)和核磁共振碳谱(~(13) C NMR)分析对产品性能进行了测试与表征。结果表明:等物质的量之比条件下,高浓度甲醛较之普通甲醛制备的酚醛树脂改性豆胶胶合板干、湿剪切强度分别提高4.3%和11.6%,并且强度稳定性好;动态DSC分析表明,PF_2可以降低豆胶体系的固化温度和活化能,与豆胶的交联反应较容易;~(13) C NMR分析表明,PF_2体系羟甲基达88.73%,明显高于PF_1的80.91%;FT-IR分析证实酚醛树脂与豆胶中的氨基发生反应,并且PF_2反应效率更高;DMA分析表明,PF_2/S能够改善胶合产品的力学性能和热稳定性,降低豆胶的固化反应起始温度,提高固化反应速率。     

腰果酚基环氧磷酸酯对E-51/IPDA环氧树脂体系性能的影响

以天然腰果酚为原料制备了一种腰果酚基环氧磷酸酯(CGEP)稀释剂,并利用CGEP改性双酚A型环氧树脂(E-51)及异佛尔酮二胺(IPDA)固化体系。研究了CGEP用量对环氧树脂E-51的稀释效果及其固化物性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)分析了固化物的断面微观形貌。结果表明:CGEP对环氧树脂E-51具有显著的稀释作用;CGEP参与固化交联反应后,环氧树脂固化物的机械性能明显提高,当CGEP添加量为E-51质量的15%时,固化物的冲击强度达到最大值22.06 kJ/m~2;当CGEP添加量为E-51质量的20%时,固化物的拉伸强度与弯曲强度分别达到最大值96.19和99.70 MPa。随着CGEP用量从0%增加到25%,固化物的玻璃化转变温度由144.82℃降至119.10℃,而氧指数(LOI)由19.0提高到23.0。SEM分析表明CGEP对环氧固化物具有显著的增韧效果。     

纤维素纳米纤维增强增韧酚醛树脂及其竹材胶合界面性能研究北大核心

针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。     

新型酶解木质素酚醛泡沫的制备及性能研究

利用酶解木质素部分替代苯酚,以十二胺为增韧剂,成功制备了含有柔性侧链的酶解木质素酚醛树脂,并利用其制备改性酶解木质素酚醛泡沫。系统研究了该树脂的发泡工艺,结果表明:当十二胺添加量为苯酚质量的8%,固化剂用量为12%(树脂的质量分数,下同),发泡剂用量为7%,表面活性剂用量为6%时,该泡沫的综合性能较佳。同时使用核磁共振(1H NMR)对树脂结构分析,使用热重分析(TG)与扫描电镜(SEM)对泡沫进行了分析,结果表明:改性木质素酚醛泡沫孔和孔壁厚度均匀,具有规则和致密的网络结构。改性后泡沫残碳率为49.0%。研究结论为今后利用脂肪单胺体系长链结构改性木质素酚醛树脂刚性结构提供了理论基础。     

酚醛树脂面粉添加量对竹层积材剪切强度的影响

以漂白竹片为原料,将不同比例的面粉添加至常规酚醛树脂胶(PF)和落叶松树皮粉和尿素改性酚醛树脂胶(PTUF)中,采用青面对青面和黄面对黄面两种胶合组坯方式制备双层竹层积材,探讨不同面粉添加量对两种结构竹层积材剪切强度的影响。结果表明:使用PF胶合的竹层积材,干强度随面粉的增加呈现先上升后下降的趋势,当面粉添加量为10%时达到最大值,而湿强度随面粉的增加呈现降低趋势,降低幅度为17%~51.7%;而使用PTUF胶合的竹层积材,干强度随面粉的增加呈现先上升后下降的趋势,当面粉添加量为5%时达到最大值,而湿强度随面粉的增加呈现降低趋势,降低幅度为35%~56.4%。因此,相比于PF,使用PTUF胶合的竹层积材,胶黏剂中面粉添加量不宜超过5%。     

聚磷酸铵对竹/聚丙烯纤维复合毡增强酚醛树脂基复合材料性能的影响

采用聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂,对竹/聚丙烯纤维复合毡增强酚醛树脂基复合材料进行阻燃改性,研究阻燃剂的添加对复合材料力学、阻燃和导热性能的影响。当复合材料中添加25%APP时,力学性能测试结果表明,该复合材料的静曲强度和内结合强度分别降低了18.49%和62.86%,而隔热效果基本不变。采用扫描电子显微镜对复合材料内部进行表征,结果表明,APP的添加会破坏酚醛树脂的固化能力,导致力学性能的下降。采用锥形量热仪和极限氧指数仪对复合材料的阻燃性能进行分析,结果表明,添加APP后,复合材料的热释放速率和总热释放量分别降低了50.62%和50.82%,而极限氧指数则达到29.7,阻燃性能得到了明显改善。采用导热系数测定仪对阻燃前后复合材料的隔热效果进行表征,结果表明,APP的添加对复合材料保温效果没有影响。     

PEI/APP改性脲醛树脂制备阻燃胶合板及性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为改性剂处理聚磷酸铵(APP)制备得到APP@PEI阻燃体系,并将其加入到脲醛树脂(UF)中,制备阻燃胶合板。研究了APP@PEI对UF胶黏剂理化性能的影响,并进一步探讨其对胶合性能及阻燃性能的影响。结果表明:APP、PEI和APP@PEI对UF的黏度、pH和固化时间均有影响。当APP添加量为10%时,UF的黏度由3.843 Pa·s上升至8.270 Pa·s,pH降至5.67,固化时间由91 s降至87 s;当PEI添加量为0.91%时,由于UF体系中支化和交联程度增加,黏度上升至41.433 Pa·s,pH和固化时间分别提升至9.91和116.3 s;而APP@PEI能降低对UF各项性能的影响,添加10%APP@PEI时UF的黏度、pH和固化时间分别为5.966 Pa·s、6.33和94.3 s。添加APP后,胶合板的胶合强度均低于Ⅱ类胶合板强度标准(0.7 MPa);添加PEI后,胶合板的胶合强度能够提升18%以上;APP@PEI添加量为10%时,胶合板的胶合强度达0.85 MPa,高于Ⅱ类胶合板强度标准要求。添加APP、PEI和APP@PEI对胶合板的阻燃性能有不同影响,单独添加PEI无法改善胶合板的阻燃性能,当APP和APP@PEI添加量为10%,15%和20%时,胶合板的极限氧指数(LOI)分别比未添加阻燃剂时提高0.8%,2.0%,2.5%和1.2%,2.2%,3.1%。     

用湿地松树皮提取物制备改性酚醛树脂胶的工艺

采用湿地松树皮提取物对酚醛树脂胶改性,以研制人造板胶粘剂.选用L9(34)方案进行正交试验,找出最佳改性酚醛树脂胶制备的工艺条件.结果表明:制备改性酚醛树脂胶最佳工艺条件为反应温度90℃、反应时间25 min、催化剂加入量(催化剂与总酚量摩尔比)0.06∶1、湿地松树皮提取物替代苯酚量40%.所制成的胶粘剂用于压制胶合板,其质量符合类胶合板国家标准.     

硅烷化纳米SiO_2改性酚醛泡沫的性能表征

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO_2,并通过加入硅烷偶联剂1,1,3,3-四甲基二硅氧烷对纳米SiO_2进行硅烷化,用硅烷化后的纳米SiO_2制备改性酚醛树脂(PR1～PR6),将改性酚醛树脂制成相应的酚醛泡沫(PF1～PF6)。采用FT-IR、TGA/FT-IR和TGA等方法对酚醛树脂的性能进行表征和检测。测试结果表明:改性后的酚醛树脂成功引入硅烷化的纳米SiO_2,并与树脂发生了化学交联反应,形成Si—O—Si和Si—O;游离酚测试结果显示,随着纳米SiO_2含量的增加游离酚含量急剧下降,正硅酸四乙酯(TEOS)含量相同而硅烷偶联剂含量不同时对游离酚含量影响不大,当硅脂为3.22 g,硅烷偶联剂为2 g时与PR4组成时其效果最好;羟甲基含量检测结果显示随着纳米SiO_2含量的增加,羟甲基含量迅速增加至高值;机械性能测试显示,当硅脂质量分数为0.5%(以酚醛树脂的质量计),硅烷偶联剂为0.3%时,PF4的弯曲强度和抗压强度较PF1分别提高了73.3%和83.4%,较好地提高了泡沫的机械性能。     

低成本酚醛树脂压制家具用胶合板的研究

酚醛树脂是一类性能优良的结构胶黏剂,但价格昂贵。在保证胶合强度的条件下,试验引入价廉的尿素替代部分苯酚,以降低酚醛树脂生产成本。试验表明,对酚醛树脂性能影响的主次依次为:尿素含量聚乙烯醇用量NaOH用量。通过正交试验确定出尿素改性酚胶试验的最佳工艺条件:甲醛(37%)的加入量为272s,苯酚的质量为120s,尿素含量为30%,摩尔比1:0.65(P/NaOH),聚乙烯醇的加人量为6g,所制得的改性酚醛树脂的胶合强度优异,且成本降低。     

苯丙/SiO_2改性UF胶制备及其对胶合板性能的影响

为提高胶合板性能,以苯丙/Si O2作为改性剂,通过物理共混的方法制备了改性脲醛树脂(UF)胶。研究了苯丙/Si O2改性剂添加量和改性UF胶施胶量对胶合板胶合强度和阻燃性能的影响。结果表明:随着改性剂添加量和施胶量的增加,胶合板的胶合强度和阻燃性能提高明显,但过量的改性剂添加量和施胶量会使胶合强度和阻燃性能有所下降,当施胶量为220 g/m2,改性剂添加量为15%时,制备的胶合板性能较佳,胶合强度为1.63 MPa,热释放总量为12.7 MJ/m2,释烟总量为213.79 m2/m2。     

填充型和液化改性型木质素基聚氨酯泡沫的性能比较

利用玉米秸秆酶解木质素通过添加和液化改性2种方法分别制备填充型和液化改性型聚氨酯泡沫。采用红外光谱(FTIR)对聚氨酯泡沫的结构进行表征,并通过压缩试验和动态机械(DMA)试验分别测定2种制备方法对聚氨酯泡沫的物理性能和动态力学性能的影响。结果表明:液化改性型聚氨酯泡沫密度低于填充型聚氨酯泡沫,凝胶量和压缩强度要高于填充型聚氨酯泡沫。当木质素液化产物添加量为30%时,液化改性型聚氨酯泡沫的压缩强度达到最大值291kPa。当多元醇替代物含量低于30%时,液化改性型聚氨酯泡沫的玻璃化温度稍高于填充型聚氨酯泡沫。     

纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂的初步研究

以纤维素乙醇木质素、苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,制备了纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂,研究了木质素替代苯酚的工艺以及对胶黏剂性能的影响。研究发现:当木质素替代率为30%时,纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂胶合强度达到国家Ⅰ类板要求,甲醛释放量达到Eo级,且成本低、胶合强度好、低毒环保,可广泛用于制备室外级人造板。     

CaCO_3与滑石粉协同改性对水性UV固化木器涂料性能的影响

采用CaCO_3和滑石粉协同改性对水性紫外光(UV)固化木器涂料进行改性,通过优化工艺参数制备了水性UV固化木器涂层。对水性UV固化木器涂层的力学性能(硬度、附着力和耐冲击强度)和光泽度进行了测试。发现当CaCO_3含量为1.0%,滑石粉含量在2.0%左右,在40℃烘箱中干燥10min,UV灯辐射1min,UV灯为2盏时,水性UV固化木器涂层具有良好的硬度、附着力和冲击强度,但是当滑石粉含量高于2.0%时水性UV固化木器涂层的力学性能反而下降。光泽度结果表明,水性UV固化涂层的光泽度随滑石粉含量的升高而下降。当CaCO_3含量为1.0%,滑石粉含量大于5.0%时,水性UV固化木器涂层光泽度呈现亚光。     

相变微胶囊填充改性聚乙二醇/酚醛泡沫的制备

相变微胶囊可以通过相变潜热的方式将能量储存在其内部,可作为储能材料用于保温、节能等领域。酚醛泡沫具有隔声、质轻、难燃、保温等优异性能,常用作城市建筑的墙体保温材料,但酚醛泡沫机械性能差、韧性低、粉化率高等缺点限制了其进一步发展。笔者以可发性酚醛树脂为原料,将其与聚乙二醇(PEG-400)和相变微胶囊(MPCM)进行共混发泡制备酚醛泡沫,研究不同质量分数的改性剂对酚醛泡沫物理力学性能、化学结构、微观结构、热学性能和隔声性能的影响。红外光谱测试结果表明,酚醛树脂中的羟基或羟甲基与聚乙二醇中的羟基发生了反应,将柔性长键引入到酚醛树脂的结构中。PEG-400降低了泡沫的粉化率,提高了泡沫的冲击韧性,MPCM的填充改性提高了泡沫的压缩强度。当添加质量分数为4%的PEG-400和10%的MPCM时,泡沫的冲击韧性、表观密度和压缩强度分别提高了56%,63.9%和95.9%,残炭率降低了11.6%,隔声量降低了1.2%。当PEG-400和MPCM的添加量分别控制在4%和10%时,泡沫的综合性能最佳。     

水乳性腰果酚醛树脂的研制

用α-烯基磺酸钠(AOS)与苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物(BAA)(质量比3∶5)的复配物为乳化剂制备了稳定性高的腰果酚醛树脂乳液.最佳乳化条件为乳化剂用量10 %,温度为100～105 ℃,搅拌速度为800 r/min.AOS与BAA复配物对腰果酚醛树脂的乳化效果与其临界胶束浓度(CMC)变化趋势相同,在质量比为3∶5时AOS与BAA的协同作用最大.抄纸时添加0.1 %的含有催干剂的腰果酚醛树脂乳液YGE-8,纸页的干、湿强度分别增加了17.1 %和16.3 %.     

竹材液化及竹材液化树脂胶性能研究

研究竹材在苯酚液中酚竹比、催化剂、液化温度等因素对液化的影响，当用HCl或BF3作催化剂、添加量5％、酚竹质量比2—1：1时，115℃下达到竹材完全液化。液化竹材(BL)与甲醛反应，当液化物中苯酚与甲醛摩尔比1：1．6—2．0条件下，制得室外级液化竹材酚醛树脂胶(BLF)。通过TG—DSC分析固化行为表明，BLF比酚醛树脂胶(PF)有更低的固化温度；BLF与PF出现基本一致的IR特征峰。