一种多孔酚醛树脂的制备方法与流程

本发明涉及高分子成型加工领域，具体涉及一种多孔酚醛树脂的制备方法。

背景技术：

酚醛树脂是由苯酚和甲醛缩合而成的一种常规树脂材料，广泛应用于摩擦、阻燃等领域，已有的研究表明，具有一定的孔结构对消除噪音是有利的，对酚醛树脂基复合材料而言，适宜的孔结构是有利的，现有技术中，在使用碳酸氢钠对酚醛树脂进行发泡时，都是在成型工艺中直接加热，促使碳酸氢钠分解，达到造孔的目的，这种工艺虽然简单，但碳酸氢钠本身为易分解物质，在酚醛树脂较高的压制温度下，分解速率不易控制，且申请人发现，采用这种工艺，极容易造成复合材料制品的孔存在应力缺陷，影响材料力学性能，因此，提出一种能够保持造孔效果的同时提高造孔均匀度显得极为重要。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种多孔酚醛树脂的制备方法，该制备方法的技术方案是：包括如下步骤：

1).合成酚醛树脂：按照甲醛和苯酚摩尔比为1-1.5：1进行投料，加入碱性催化剂，升温搅拌，至90℃后维持反应温度，搅拌2-4h，反应完全；反应完成后用盐酸中和，减压蒸馏出料，并制作成粉状；

2).制备淀粉糊化的碳酸氢钠颗粒：按比例称取碳酸氢钠和淀粉的混合物，溶于蒸馏水中，搅拌混合后，减压干燥，得到淀粉糊化的碳酸氢钠颗粒；

3).酚醛树脂的成型：其步骤如下，

31).制备混合料：向酚醛树脂中加入淀粉糊化的碳酸氢钠、淀粉和碳酸钠混合物以及固化剂，混合均匀；

32).热压成型：预热模具温度为90℃，维持5-10min，并快速升温至185-190℃，压制15-20min；

33).热烘出料：将压制成型的坯料放入烘箱内，维持温度200℃，热烘2h，出料。

优选的，步骤3)中，淀粉糊化的碳酸氢钠、淀粉和碳酸钠的摩尔比为4-6：0.1-0.2：0.2-0.25。

优选的步骤2)中，淀粉和碳酸氢钠的摩尔比为0.3-0.4：1。

优选的，合成的酚醛树脂为a阶酚醛树脂。

优选的，当所造的孔为三维连通孔时，碳酸氢钠在复合材料中的质量比例为25wt％以上。

优选的，当所造的孔为闭孔时，碳酸氢钠在复合材料中的质量比例为15wt％以下。

为了缓解碳酸氢钠在压制过程中过快的分解，首先在工艺上进行设计，成型工艺中在温度为90℃停留5-10min，使得碳酸氢钠在这一过程中能分解完全，不会在180℃以上酚醛树脂发生固化时发生急剧的分解，但停留时间不可过长，如果时间过长，碳酸氢钠分解后形成的气孔很容易被熔融的酚醛树脂重新填满；

其次，对碳酸氢钠进行预处理，使用淀粉在颗粒表面糊化，这样可以减缓碳酸氢钠在分解过程中生成的二氧化碳的逸出效率，使得孔能均匀缓慢的生长，避免了热应力的产生，同时淀粉作为一种高分子化合物，其本身也具有固化性能，能与酚醛树脂形成良好的互补性。

在步骤3)中，加入碳酸钠的目的也是为了缓和碳酸氢钠的分解过程，步骤3)中淀粉的加入，可以进一步弥补酚醛树脂结构上的缺陷，此处，淀粉作为一种具有亲水、疏水基团的表面活性物质，可以有效承担无机颗粒与有机机体的桥连作用。

附图说明：

图1是实施例1的sem图。

图2是实施例2的sem图。

具体实施方案：

实施例1：

1).合成酚醛树脂：按照甲醛和苯酚摩尔比为1.5：1进行投料，加入naoh，升温搅拌，至90℃后维持反应温度，搅拌4h，反应完全；反应完成后用盐酸中和至ph为7，减压蒸馏出料，并制作成粉状；

2).制备碳酸氢钠颗粒：按比例称取碳酸氢钠和淀粉的混合物，溶于蒸馏水中，搅拌混合后，减压干燥，得到淀粉糊化的碳酸氢钠颗粒，淀粉与碳酸氢钠的摩尔比为0.3：1；

3).酚醛树脂的成型：

31).制备混合料：向酚醛树脂中加入淀粉糊化的碳酸氢钠、淀粉和碳酸钠混合物以及固化剂，混合均匀，淀粉糊化的碳酸氢钠、淀粉和碳酸钠的摩尔比为6：0.2：0.2；

32).热压成型：预热模具温度为90℃，放入步骤(1)中的混合料，带压维持5min，然后快速升温至185℃，升温速率为25℃/min，压制15min；

33).热烘出料：将压制成型的坯料放入烘箱内，维持温度200℃，热烘2h，出料。

实施例2：

工艺与实施例1相同，区别在于，仅使用碳酸氢钠作为造孔剂直接造孔，不进行步骤2)和步骤3)中的31)和32)中的模具预热，而是直接将模具预热至185℃进行压制15min，然后进行热烘。

经过国标的力学性能测试，实施例1的拉伸强度为71mpa，实施例2的拉伸强度为54mpa，实施例1冲击强度为3.6kj/m2，实施例2冲击强度为1.4kj/m2。

图1图2分别是实施例1，2的sem图，从图中可以看出，实施例1(图1)的孔较为均一，聚合物基体紧密连接成段，而实施例2(图2)中的聚合物存在较多的断点，极大影响了力学强度。

本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多孔酚醛树脂的制备方法，本申请为了得到具有良好造孔效果的酚醛树脂，采用独特的造孔工艺，首先合成酚醛树脂并制备淀粉糊化造孔剂碳酸氢钠颗粒，向酚醛树脂中加入糊化后的碳酸氢钠颗粒、淀粉和碳酸钠混合物及固化剂，混合均匀，热压成型，热烘出料，最终得到力学强度好，孔径均一的多孔酚醛树脂。

技术研发人员：姚子巍
受保护的技术使用者：姚子巍
技术研发日：2018.05.17
技术公布日：2018.11.06