[发明专利]一种硼改性酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于改性聚合物领域，具体涉及一种硼改性酚醛树脂及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂具有优异的机械性、耐热性、耐烧蚀性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性以及阻燃性，酚醛树脂已成为工业部门不可缺少的材料，在飞机和航空领域、军事装备领域、汽车及运输业、建筑业等方面得到了广泛的应用。但是随着工业的发展，特别是航空航天和其他国防尖端技术的发展，传统未改性酚醛树脂脆性大、韧性差和耐热性差等缺点限制了其高性能材料的发展。因此，对酚醛树脂进行改性，提高其耐热性和韧性是酚醛树脂材料发展的方向。硼改性酚醛树脂是目前最成功的酚醛树脂改向性品种之一，硼改性酚醛树脂就是在酚醛树脂结构中引入硼，酚羟基中的氢被硼原子取代，由于B-O键键能高于C-C键，固化产物中含有硼的三维交联网状结构，因此其耐热性和耐烧蚀性大大高于一般酚醛树脂B-O键又具有较好的柔顺性，因而改性后酚醛树脂的脆性降低，力学性能有所提高。硼改性酚醛树脂较适合于作为高温制动摩擦材料的基体树脂，并且是优良的耐烧蚀材料的基体材。当前的研究主要以硼改性酚醛树脂的特殊性能和合成为主，如何根据使用性能的需要制备不同硼含量的改性酚醛树脂，硼含量的高低对改性酚醛树脂的具体影响情况怎样，这方面的研究鲜见报道，而硼改性酚醛树脂结构中硼元素的含量高低却直接影响其耐热性能、耐烧蚀性和机械性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硼改性酚醛树脂及其制备方法，本发明的制备方法简单、制得的硼改性酚醛树脂具有良好的耐热性、耐烧蚀性和机械性能，应用范围广泛，具备显著的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硼改性酚醛树脂的原料及各原料的质量份数是苯酚80-90份、甲醛55-65份、草酸0.5-0.6份、硼酸3-5份。

一种硼改性酚醛树脂的制备方法包括加料、回流、乳化、一次脱水、加硼酸、二次脱水、出料工艺。具体步骤如下：

1）在反应釜中加入计量比的苯酚、甲醛和草酸，边搅拌边升温至95-100℃，反应3-5h；

2）调整反应釜的真空度为0.06-0.07MPa，进行减压脱水；

3）继续升温，当反应液温度升高到120~130℃时，加入硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；

4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；

5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料，即得硼改性酚醛树脂。

本发明的显著优点在于：本发明的制备方法简单、制得的硼改性酚醛树脂具有良好的耐热性、耐烧蚀性和机械性能，应用范围广泛，具备显著的经济和社会效益。

附图说明

图1是硼改性酚醛树脂与普通酚醛树脂热失重对比图：其中A为硼改性酚醛树脂热失重曲线；B、C为未酚醛树脂热失重曲线。

具体实施方式

实施例1 

1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至95℃，反应3h；

2）调整反应釜的真空度为0.06MPa，进行减压脱水；

3）继续升温，当反应液温度升高到120℃时，加入苯酚质量2%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；

4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；

5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。

实施例2

1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至100℃，反应5h；

2）调整反应釜的真空度为0.07MPa，进行减压脱水；

3）继续升温，当反应液温度升高到130℃时，加入苯酚质量5%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；

4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；

5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。

实施例3

1）按苯酚和甲醛的摩尔比为1:0.79投料，并称取苯酚质量7‰的草酸作为催化剂，边搅拌边升温至98℃，反应4h；

2）调整反应釜的真空度为0.065MPa，进行减压脱水；

3）继续升温，当反应液温度升高到125℃时，加入苯酚质量4%的硼酸，继续反应升温到140℃，保温1h；

4）调整反应釜的真空度为0.04MPa，进行第二次减压脱水；

5）继续升温，当反应温度达到180℃时出料。