硼改性酚醛树脂的合成及其热性能研究

通过合成性能优于传统酚醛树脂的新型酚醛树脂以满足国内工业、机械制造业飞速发展的配套需要.主要研究硼改性酚醛树脂的特定合成工艺,并与传统热固性酚醛树脂进行比较,研究催化剂用量、酚醛比、硼酸加入量等因素对硼改性酚醛树脂性能的影响.并通过红外光谱和热重分析仪等分析手段对硼改性酚醛树脂的结构和热性能进行表征.实验结果表明:合成硼改性酚醛树脂的最佳反应条件为n(甲醛)∶n(苯酚)∶n(硼酸)=1.4∶1∶0.4,氢氧化钠用量为苯酚质量的3%,第一阶段反应时间为1.5h,反应温度为60℃,第二阶段反应时间为1.5h,反应温度为90℃,在该条件下合成的硼改性酚醛树脂的残碳率为71.07%,远高于传统酚醛树脂的残碳率48.48%.     

2,2,6,6-四羟甲羟甲基环己醇五烯丙基醚的合成

以环己酮、甲醛为原料在碱催化下经羟醛缩合,康尼扎罗两步反应制得中间体2,2,6,6-四羟甲基环己醇.此化合物在季铵盐相转移催化下与氯丙烯反应生成2, 2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚.用红外光谱、13C和1H核磁共振谱对2,2,6,6-四羟甲基环己醇和2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚进行了表征.探讨了反应温度,催化剂用量, 物料物质的量比等对2,2,6,6-四羟甲基环己醇和2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚产率的影响.结果表明, 合成2, 2,6,6-四羟甲基环己醇的适宜条件为:"(碱):n(甲醛):n(环己酮)=1.25:5.5:1,羟醛缩合反应温度和反应时间分别为10℃和1 h,康尼扎罗反应温度和时间分别为40℃和1.5h;合成2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚的适宜条件为:n(氢氧化钠):n(氯丙烯):n(2,2,6,6-四羟甲基环己醇)=9:10:1,相转移剂用量为10%(以2,2, 6,6-四羟甲基环己醇质量为基准),反应温度和时间分别为80℃和120h,2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚产率为58.3%.     

二步法合成酚醛树脂结合剂的研究

采用二步法合成工艺合成了甲阶酚醛树脂，研究了醛酚摩尔比、催化荆品种对酚醛树脂残碳量的影响。当采用碱金属碳酸盐作催化剂；醛酚摩尔比为1．35～1．37时；树脂具有最高的残碳量。采用最优化工艺合成的液体酚醛树脂残碳量达到49％。与一步法合成工艺相比，残碳量提高4～5％，抗氧化温度提高40～50℃。由此合成的结合剂适用于含碳耐火材料的制造。     

AA—MAA—AMPS三元共聚物的合成及其阻垢分散性能

以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)为单体，以水为溶剂，过硫酸钾为引发剂，按一定的比例进行聚合反应，合成了AA-MAA-AMPS三元共聚物．最佳合成工艺条件为，单体配比n(AMPS)：n(AA)：n(MAA)=2：10：7(摩尔比)，引发剂用量1．0％(占单体总质量)，反应温度为75℃，反应时间为4h，合成的三元共聚物对CaCO3，Ca3(PO4)2有较好的阻垢分散性能。     

2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚的合成

以环己酮、甲醛为原料在碱催化下经羟醛缩合,康尼扎罗两步反应制得中间体2,2,6,6-四羟甲基环己醇。此化合物在季铵盐相转移催化下与氯丙烯反应生成2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚。用红外光谱、¹³C和¹H核磁共振谱对2,2,6,6-四羟甲基环己醇和2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚进行了表征。探讨了反应温度,催化剂用量,物料物质的量比等对2,2,6,6-四羟甲基环己醇和2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚产率的影响。结果表明,合成2,2,6,6-四羟甲基环己醇的适宜条件为：n（碱）∶n（甲醛）∶n（环己酮）＝1.25∶5.5∶1,羟醛缩合反应温度和反应时间分别为10℃和1h,康尼扎罗反应温度和时间分别为40℃和1.5h;合成2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚的适宜条件为：n（氢氧化钠）∶n（氯丙烯）∶n（2,2,6,6-四羟甲基环己醇）=9∶10∶1,相转移剂用量为10%（以2,2,6,6-四羟甲基环己醇质量为基准）,反应温度和时间分别为80℃和120h,2,2,6,6-四羟甲基环己醇五烯丙基醚产率为58.3%。     

间接法合成水杨酸苯酯的研究

以水杨酸、苯酚和三氯氧磷为原料间接法合成了水杨酸苯酯，研究了反应温度、反应时间、原料配比等条件对合成反应的影响，确定了最佳工艺条件．合成水杨酸苯酯的最佳工艺条件是：反应温度80℃、反应时间2．5h，n（水杨酸）：n（苯酚）为1：1．25，n（水杨酸）：n（三氯氧磷）为l：0．58，水杨酸苯酯的产率可达到95．71％以上，纯度达到98．5％．     

间甲酚/木质素改性酚醛树脂竹胶板胶粘剂的研究

采用分次分步加料一锅煮合成法,以间甲酚和酸化的木质素磺酸钠来改性制取新的酚醛树脂胶粘剂．研究了酸化反应的时间,合成温度及投料比对胶粘剂性能的影响．结果表明：酸化反应2．5h,合成温度100℃,n（甲醛）：n（苯酚＋木质素）=0．75：1,n（问甲酚）：n（苯酚＋木质素）=0．10：1,n（木质素）：n（苯酚＋木质素）=0．30：1时含游离醛质量分数为0．10％,游离酚质量分数为0．25％,黏度0．38Pa·S,粘合强度2．0MPa,最后用红外光谱和紫外光谱对胶粘剂进行结构测试．     

耐火材料镁碳砖用结合剂合成工艺及性能研究

本文阐述了耐火材料镁碳砖用酚醛树脂结合剂的合成工艺、结合剂的基本性能以及影响结合剂因素的研究.通过制砖试验证明,以粗酚和甲醛作为基本原料合成的热固性酚醛树脂作为结合剂可以制得合格的镁碳砖.     

对羟基扁桃酸的合成研究

研究以苯酚和乙醛酸为原料，在氢氧化钠存在下水溶剂合成对羟基扁桃酸的方法，考察了反应温度、反应时间、反应物摩尔比及后处理阶段pH值等因素对反应收率的影响。结果表明合成对羟基扁桃酸的最佳反应条件为：反应温度50℃，反应时间7h，n(乙醛酸)：n(苯酚)：n(氢氧化钠)=1：1．25：1．5，产品收率可达到66．34％。     

硅钨酸催化合成2,2 -二羟甲基丁醛

以硅钨酸作为催化剂，催化甲醛与丁醛的羟醛缩合反应，合成2，2-二羟甲基丁醛。通过实验研究了硅钨酸对此羟醛缩合反应的催化效果，研究探讨了硅钨酸对此缩醛反应的催化反应活性，以及催化剂的的用量，反应物配比，反应时间等因素对反应产品收率的影响，确定了最佳催化条件。结果表明，在甲醛（mol）：丁醛（mol）=2，4：1，催化剂用量为反应物质量的1.5％，反应时间为4小时，温度为25℃，在此条件下二羟甲基丁醛的收率76．1％     

L872热固型酚醛树脂结合剂的研制及其物化性能的研究

研制了L872热固型酚醛树脂结合剂。采用TLC分离及IR谱、~1HNMR谱研究了该树脂的组成、结构、数均分子量,及工艺因素的改变对树脂组成、结构、性能的影响。研究确定的工艺参数是合适的。研制的产品具有良好的滑润性、粘结性及热稳定性,符合生产优质高强MgO-C砖所用结合剂的质量要求。     

Synthesis and graphitization of resole resins by ferrocene

Commercial(Rs) and laboratory synthesized resoles(LSRs) containing 3–5 wt% ferrocene have been used to study the development of thermosetting resin compositions as binder materials for carbon-containing refractories(CCRs) production. The LSRs were developed based on formaldehyde to phenol 1.5 mol.%(1.5 Rs) and 2.0 mol.%(2 Rs). Microstructure and oxidation resistance of carbons derived from plain and modified resins have been compared. Chemical structure of the resins was studied using Fourier Transform InfraRed-Attenuated Total Reflection(FTIR-ATR) spectroscopy. X-ray Photoelectron spectroscopy was used to examine chemical changes during heat treatment of the modified products. Flow behavior of plain and formulated resins has been measured under isothermal condition. Rheology measurement results show that the selected amount of ferrocene did not affect the resin near-Newtonian fluid behavior and processability during refractory production. X-ray diffraction(XRD) analysis and transmission Electron Microscope(TEM) were used to characterize the derived carbon samples after thermal treatment of the resins. The results demonstrate that ferrocene is an excellent additive for crystallizing resoles carbon. The presence of fringes in TEM images indicates the graphitized carbon microstructure. The carbon reactivity in an oxidizing environment was also determined via thermogravimetric analyzer(TGA). Several factors, such as bond strength and atoms arrangement, have been found to control the carbonized modified-resin oxidation resistance.     

中间相沥青用作镁炭砖粘结剂的可行性研究

提出以中间相沥青替代酚醛树脂作镁炭砖粘剂来提高镁炭砖的质量。通过正交实验选定了用作粘结剂的中间相沥青，并探讨了中间相沥青溶剂分级组分对镁炭砖型块耐压强度的影响。两种粘结对比实验表明，中间相沥青结合型块的高温耐压性能优于酚醛树脂结合型块。上述实验结果具有一致性。     

粘结剂炭的结构与抗氧化性

研究了中间相沥青和酚醛树脂粘结剂及其热解炭的抗氧化性，通过X－ray衍射，扫描电镜，粘结剂残炭率及炭真密度测定，综合评价中间相沥青用作镁炭砖粘结剂的可行性，结果表明，中间相沥青的抗氧化明显优于酚醛树脂，中间相沥青炭结构致密，有取向性，呈石墨化炭结构，而酚醛树脂质炭结构疏松，无取向性，呈难石墨化炭结构，中间相沥青残炭率为65．53％，炭真密度为1．91g/cm^3，酚醛树脂残炭率为49．40％，炭真密度为1．73g/cm^3，可以看出，粘结剂炭的抗氧化性取决于它的显微结构。     

添加等量铝粉和石墨对低碳镁碳砖性能的影响

随着冶金行业的发展,低碳镁碳砖已成为镁碳砖研究的一个重要发展方向.本文以＜5～3 mm,＜3～1mm,＜1～0.074 mm,＜0.074 mm的电熔镁砂和＜0.172 mm的鳞片状石墨为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,金属Al粉为抗氧化剂,研究了加入石墨的质量分数对低碳镁碳砖性能的影响.实验结果表明：随着石墨质量分数的增加,低碳镁碳砖的常温强度、体积质量和显气孔率均随之减小,高温抗折强度和抗氧化性随之提高;综合分析当加入石墨的质量分数在2％时所得低碳镁碳砖的综合性能最优.     

桐油改性酚醛树脂摩阻材料的研究

采用改进的工艺方法合成了桐油改性酚醛树脂,将其作为粘合剂制备了摩阻材料。试验表明:酚醛树脂经改性后,树脂及材料的性能均得到较大的改善;与其他改性方法的材料相比,摩擦系数较高而稳定。表面分析提示这种材料的热分解温度较高、热摩损较小,而低温下的粘着磨损和磨粒磨损略高。探讨了摩擦前后表面层组成和结构的变化。     

植物纤维素水解液脱除酚类化合物的研究

对植物纤维素水解液中抑制木糖醇发酵的酚类进行了脱除研究。研究表明，水解液采用Ca(OH)₂过中和可以脱除水解液中的一部分酚类化合物;对Ca(OH)₂过中和后的水解液分别采用有机溶剂萃取、活性炭和大孔吸附树脂吸附的方法进行深度脱除酚类化合物研究，结果表明S8大孔吸附树脂脱除植物纤维中酚类化合物的性能优于有机溶剂萃取法及活性炭吸附法。优化S8大孔吸附树脂脱除酚类化合物的操作条件，确定理想的脱毒操作条件为：温度35?℃，溶液pH值6.0，时间8?h，液固质量比5∶1。在该条件下植物纤维水解液通过Ca(OH)₂过中和及S8大孔吸附树脂脱毒，水解液中的多酚化合物的脱除率＞90%，单酚化合物的脱除率＞94%。     

ACF基复合分子筛制备工艺参数对产品性能影响

以ACF为原料，酚醛树脂为粘结剂，采用真空成型技术制备柱状或管状的ACF基复合分子筛材料（ACFCMS），着重考察了粘结剂的用量及活化工艺条件对产品吸附性能的影响，用扫描电镜分析ACFCMS产品的表面形貌，用重量吸附法测定CO2在ACFCMS产品上的吸脱附能力，结果表明：粘结剂的用量对ACFCMS的吸附性能有较大影响，延长活化时间可以提高ACFCMS的吸附性能。ACFCMS对不同的吸附质具有不同的吸附能力，表现出一定的分子筛性能。ACFCMS中相邻的ACF在其接触点处由源于粘结剂的热解炭连接在一起，这斌予了ACFCMS产品独特的，有利于吸附质在其体相内快速流动的开放式孔结构。     

硼、烷基酚双改性酚醛树脂的合成及耐热性分析

为提高树脂耐热性，通过正交实验讨论了硼、烷基酚双改性酚醛树脂的合成方法。对树脂的热重分析结果表明：此树脂的耐热性优于普通的酚醛树脂。最后还确定了较好的改性剂加入量。     

酚醛树脂黏度对酚醛/聚氨酯双组份泡沫成型和性能的影响

采用端异氰酸酯聚醚预聚物与可发性酚醛树脂制备了酚醛/聚氨酯泡沫体,通过改变聚合反应时间控制酚醛树脂的结构,研究了可发性酚醛树脂黏度（分子量）对泡沫体成型及性能的影响。结果表明,酚醛树脂黏度大于 2.15 Pa·s 时,泡沫体的体积稳定性好,收缩率低;可发性酚醛树脂分子量增加（树脂黏度从 2.15 Pa·s 增加到 5.05Pa·s）时,泡沫体的密度基本保持稳定;泡沫体弯曲强度达到 0.2 MPa,弯曲应变达到 15 % 以上,远高于纯酚醛泡沫;泡沫体的热稳定性优于聚氨酯泡沫,在 150 ℃ 烘烤 2 h,泡沫体的质量损失为 5 % ～6 %,体积变化为 -5 % 左右;泡沫体密度由 95 kg/m³ 下降到 55 kg/m³ 时,泡沫仍具有很好的韧性和较好的尺寸稳定性。酚醛/聚氨酯泡沫是一种既有很好的热稳定性,同时又具有很好韧性的新型泡沫体材料。