一種片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯及其製備方法

2023-09-17 06:07:15 1

專利名稱：一種片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯及其製備方法。
背景技術：
酚醛樹脂是最早工業化的合成樹脂，由於它原料易得，合成方便以及樹脂固化後 性能能夠滿足很多使用要求，因此在模塑料、絕緣材料、塗料、木材粘接等方面得到廣泛應 用。近年來，隨著人們對安全等要求的提高，具有阻燃、低煙、低毒等特性的酚醛樹脂重新引 起人們重視，尤其在飛機場、火車站、學校、醫院等公共建築設施及飛機的內部裝飾材料等 方面的應用越來越多。酚醛樹脂基複合材料一般只能先浸漬增強材料製作預浸料(布)，然後用於模壓 工藝或纏繞工藝。預浸料(布)的製備有兩種方法，熱溶膠法和溶劑法。熱熔膠法，即直接 將樹脂加熱，以降低其黏度，便於均勻散布於纖維之間，熱熔膠法樹脂含量控制容易，可省 略烘乾的步驟，且無殘存的溶劑，但樹脂黏度較高，含浸纖維編織物時易造成纖維變形；酚 醛樹脂預浸料(布)製備一般採用溶劑法，是將樹脂溶於溶劑中來降低黏度，待樹脂含浸 纖維後再加熱使溶劑揮發，溶劑法投資成本低，製程簡變，但是溶劑的使用易殘存於預浸布 中，製品含膠量不易控制、影響最終複合材料的強度，而且造成環境汙染問題。為了克服酚醛樹脂固有的缺陷，使其滿足SMC/BMC(模壓成型法)、RTM(灌注成型 法)、拉擠、噴射、手糊等複合材料成型工藝，近年來國內中國科學院化學研究所、北京玻璃 鋼研究設計院、西北工業大學、637所、華東理工大學及四川大學等單位相繼開發出一系列 新型酚醛樹脂，如烯炔基改性酚醛樹脂、氰酸酯化酚醛樹脂、開環聚合型酚醛樹脂、硼改性 酚醛樹脂、環氧及有機矽改性酚醛樹脂等。研究的重點是通過物理或化學改性方式達到改 進酚醛樹臘的韌性、提高力學性能和耐熱性能、改善工藝性能的目的。通過改性雖然樹脂性 能得到改善，但在製備複合材料時，一般仍然需配成一定固含量的樹脂溶液與增強材料進 行預浸步驟，因此製備現場大量溶劑的存在、流膠、含膠量的不均等現象仍不可避免。

發明內容
上述已有技術中製備預浸料(布)時由於大量溶劑的使用，造成流膠現象嚴重，制 品含膠量不易控制、造成環境汙染。本發明提供了一種可以替代所述預浸料(布)的片狀 熱固性酚醛樹脂預混料坯，該預混料坯由本發明提供的樹脂纖維組合物製成，本發明還提 供了所述樹脂纖維組合物的製備方法。本發明提供的樹脂纖維組合物為熱固性酚醛樹脂與纖維的共混物，呈微凝態，各 組分含量如下熱固性酚醛樹脂60 80重量份；纖維10 30重量份；水份小於10重量 份。所述熱固性酚醛樹脂可以為鹼催化的熱固性酚醛樹脂，數均分子量可以為350 600。所述纖維較佳為短切纖維，長度可以為1 5mm。所述纖維可以為玻璃纖維、芳綸
3纖維或碳纖維等本發明提供的所述樹脂纖維組合物的製備方法是在鹼催化製備酚醛樹脂的過程 中加入所述纖維，高速攪拌使所述纖維均勻分散於酚醛樹脂液中，然後經脫水製得樹脂纖 維組合物。較佳地，鹼催化製備酚醛樹脂的方法是將苯酚、甲醛按摩爾比1 1. 2 1. 8混 合，在25 65°C加入鹼催化劑，在65 95°C反應至終點；脫水的方法是在65 95°C下減 壓脫水2 3h除去水份。製得的樹脂纖維組合物150°C凝膠時間為90 180s。所述鹼催化劑可以為製備酚醛樹脂的常用鹼催化劑，例如為氨水、氫氧化鈉、氫氧 化鋇或乙胺。本發明提供的片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯是由上述一種樹脂纖維組合物通過 硫化儀在60 100°C硫化成型得到。利用本發明提供的樹脂纖維組合物製備的片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯呈微凝 態並可在高溫下固化，在複合材料成型工藝中可直接鋪設或纏繞於其它增強材料表面，固 化成型製品。整個製備過程無溶劑輔助，具有環境友好性。本發明的片狀熱固性酚醛樹脂 預混料坯用於酚醛樹脂基複合材料製備可以從根本上避免溶劑法製作預浸料(布)步驟， 無流膠現象，製備的複合材料含膠量均勻易控，質量可靠。


圖1為本發明的片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明的特點。實施例1(1)將苯酚50. Og與甲醛(37%水溶液)56. Ig加入反應瓶中。在45°C下加入氨 水1. 3g。在80分鐘內由60°C升至80°C，然後再經30分鐘使溫度升至96 98°C，開始保 溫反應60分鐘到終點，得到黃棕色液體；(2)在攪拌下將15g長度為3mm短切玻璃纖維分三批加入上述樹脂水溶液中，經高 速攪拌使纖維均勻分散於樹脂液中，得到漿狀不透明液體。(3)將上述不透明漿液在65 95°C下減壓脫水2 3h除去體系中水份，趁熱倒 入準備好的容器中，冷卻後得到黃色均勻樹脂纖維組合物。(4)用易剝離的聚乙烯薄膜為隔膜，通過硫化儀在80 100°C將樹脂纖維組合物 按要求厚度硫化成型，得到一種均勻的具有要求厚度、可捲曲的片狀熱固性酚醛樹脂預混 料坯(如圖1所示)。以凝膠滲透色譜(GPC)對所得熱固性酚醛樹脂預混料坯的分子量進行表徵，測試 流動相為四氫呋喃，標準樣品採用聚苯乙烯，流速lml/min。結果表明，測試結果表明熱固性 酚醛樹脂預混料坯數均分子量為586。以凝膠板法對所得熱固性酚醛樹脂預混料坯的凝膠時間進行測試，測試結果表明 熱固性酚醛樹脂預混料坯150°C凝膠時間為120s。將精確至0. OOOlg準確稱取的規定量的所得熱固性酚醛樹脂預混料坯在120°C恆
權利要求
一種樹脂纖維組合物，其特徵在於，為熱固性酚醛樹脂與纖維的共混物，呈微凝態，各組分含量如下熱固性酚醛樹脂60～80重量份；纖維10～30重量份；水份小於10重量份。
2.根據權利要求1所述的樹脂纖維組合物，其特徵在於所述熱固性酚醛樹脂為鹼催 化的熱固性酚醛樹脂，數均分子量為350 600。
3.根據權利要求1所述的樹脂纖維組合物，其特徵在於所述纖維為短切纖維，長度為 1 5mm0
4.權利要求1 3任一項所述的樹脂纖維組合物的製備方法，其特徵在於，在鹼催化制 備酚醛樹脂的過程中加入所述纖維，高速攪拌使所述纖維均勻分散於酚醛樹脂液中，然後 經脫水製得樹脂纖維組合物。
5.權利要求4所述的樹脂纖維組合物的製備方法，其特徵在於，鹼催化製備酚醛樹脂 的方法是將苯酚、甲醛按摩爾比1 1. 2 1. 8混合，在25 65°C加入鹼催化劑，在65 95°C反應至終點；脫水的方法是在65 95°C下減壓脫水2 3h除去水份。
6.一種片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯，其特徵在於，由權利要求1 3任一項所述的樹 脂纖維組合物通過硫化儀在60 100°C硫化成型得到。
全文摘要
本發明提供了一種可以替代現有預浸料(布)的片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯，該預混料坯由本發明提供的樹脂纖維組合物製成，本發明還提供了所述樹脂纖維組合物的製備方法。所述樹脂纖維組合物為熱固性酚醛樹脂與纖維的共混物，呈微凝態，各組分含量如下熱固性酚醛樹脂60～80重量份；纖維10～30重量份；水份小於10重量份。所述樹脂纖維組合物的製備方法是在鹼催化製備酚醛樹脂的過程中加入所述纖維，高速攪拌使所述纖維均勻分散於酚醛樹脂液中，然後經脫水製得樹脂纖維組合物。所述片狀熱固性酚醛樹脂預混料坯是由上述一種樹脂纖維組合物通過硫化儀在60～100℃硫化成型得到。本發明的產品在整個製備過程無溶劑輔助，具有環境友好性，用於製備複合材料時均勻易控，質量可靠。
文檔編號C08L61/06GK101942176SQ200910088179
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者王娟, 趙彤 申請人:中國科學院化學研究所