一种隔热复合树脂的制备方法技术

本发明专利技术属于复合树脂领域，提供一种隔热复合树脂的制备方法，提出了一种合成硼硅改性酚醛树脂的改性方法，使用并将该树脂和环氧树脂共混，制备了硼硅改性酚醛‑环氧树脂共混体系。本发明专利技术解决了传统的酚醛树脂耐热性不佳，经高温氧化后残炭率低等问题，通过与环氧树脂的共混，能极大增加复合树脂的力学性能，解决了传统酚醛树脂延展性低，脆性大等特点，使得该混合树脂可以用于制备需要承受较高温度的结构性部件，相较于传统单一酚醛树脂和环氧树脂，该树脂具有更宽的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种隔热复合树脂的制备方法
本专利技术属于复合树脂领域，涉及一种隔热复合树脂的制备方法，具体涉及到酚醛树脂的改性和与环氧树脂的共混。
技术介绍
随着新型烟草制品的发展，其外观随内部加热系统和降温段的特殊设计逐渐增多，因此制备新型烟草外壳的原材料不仅需要满足一定的耐温性（即抗氧化性），还需要具备一定的可设计性和力学强度。传统单一的环氧树脂因为其耐温性差，已经不能满足新型烟草制品外壳的要求。酚醛树脂比其他树脂具有更好的耐温性和抗氧化性能，但是其内部存在的大量亚甲基和醚键，因此当温度低于200oC时，该树脂的抗氧化性能足以维持样品的完整，而当温度超过200oC时，酚醛树脂就会开始氧化，逐渐产生CO、CO2、水、苯酚等小分子物质，并有气体逸出，造成试样分层，并出现空隙，降低了材料整体的机械性能。此外酚醛树脂脆性较高，在更高温度下会碳化成各项同性的玻璃碳，使其耐温性能进一步降低，因此，为了改善酚醛树脂自身结构和带有易氧化基团，使耐热耐温性能有进一步的发展，本专利技术通过引入无机物和机物来改变酚醛树脂的结构，达到改善其耐热性的目的。另外，在众多热固性树脂中，环氧树脂的种类最多，其相关的固化剂种类也很多，且环氧树脂有着较高的机械强度、优良的粘结性能、固化收缩率较低、良好的化学稳定性、热绝缘性和可加工性优异，已经被广泛应用于多个领域。然而，环氧树脂固化过程中形成的三维交联网状结构为其带来很多优异的性能，同时也产生了一些性能上的缺陷。固化形成的三维网状结构使分子排列更加紧密，固化后的交联密度较高，分子间缺少滑动的空间，导致制品质脆，韧性较低，耐热性较差，不能满足工程技术对高性能材料的要求，特别是限制了其作为功能材料等类型的复合材料的应用。因此，将环氧树脂和改性酚醛树脂混合使用，不仅可以提高混合树脂的耐热耐温性能，还能获得力学性能较好的混合树脂制品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种隔热复合树脂的制备方法，包括酚醛树脂的改性和与环氧树脂的共混，不仅能大大提高固化成型后产品的抗冲击能力（即力学性能），还可以提高其高温残重率（即抗氧化性能），树脂的稳定性更好，同时具备更好的加工性能。本专利技术的目的是通过如下技术措施来实现的。一种硼硅改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量比称取2-6份苯酚，加入三口烧瓶中，而后加入3-8份甲醛溶液，甲醛溶液浓度为10mg/L，使用磁力搅拌器搅拌，同时加入0.02-0.3份的NaOH粉末，加热回流4-6小时，期间不断减压脱去水分；经过一段时间的反应可以得到水杨醇结构，该物质可以和苯酚继续反应得到羟基，与硼酸在加热回流的条件下，经过脱水得到硼改性酚醛树脂；（2）取4-9份苯基三乙氧硅烷、3-6份乙醇（AR,95%）、2-7份蒸馏水，共同加入烧瓶内，使用磁力搅拌器在30-45℃的水浴条件下搅拌4-7h，使其充分水解；（3）将步骤（2）中获得的有机硅水解产物进行真空脱水，获得有机硅产物，将该产物加入步骤（1）的体系中，继续加热回流，并在真空条件下脱水；（4）反应1.5-4小时，测定该混合物在160℃下的凝胶时间，当凝胶时间为80-120s时停止反应，快速倒出树脂并在80℃真空烘箱中放置24h备用。本专利技术还提供了一种隔热复合树脂的制备方法，包括以下步骤：（1）将按权利要求1所述制备方法获得的硼硅改性酚醛树脂和环氧树脂按（1.5-3.5）：2的质量比共混，然后放入75-95℃油浴中，加热搅拌，往一个方向搅拌10-15min，同时观察是否有气泡，如有气泡进行真空脱泡；（2）将上述获得的混合树脂加入涂了涂膜剂的模具中，经过固化，脱模即可得到相应的树脂制品。本专利技术的有益效果如下：1、硼酸与有机硅的引入使树脂的耐热性大大增强，硼硅改性酚醛树脂的固含量和残炭率均有所提高，说明硼无机物和有机硅的引入增强了树脂的耐热性。有机硅的引入能封锁了硼酚醛亲水基团，降低树脂表面张力硼酸量过多会影响树脂的流动性。然而，有机硅含量过多则会生成长的有机硅链，影响树脂的固化，使残炭率下降，因此硼硅改性的用量需要维持在适宜的范围内。表1纯酚醛树脂和硼硅改性酚醛树脂的固含量和残炭率2、硼硅改性酚醛树脂和环氧树脂混合共用，不仅能大大提高固化成型后产品的抗冲击能力（即力学性能），还可以提高其高温残重率（即抗氧化性能）。从表3中可以看出，硼硅改性酚醛-环氧树脂在500℃之前的残重变化率明显低于其他两种树脂，这说明该树脂的抗氧化性能明显提升，且在高温环境中释放的小分子物质变少，树脂的稳定性更好。表2不同树脂的抗冲击性能测试表3不同树脂在不同温度下氧化10min后的残重率3、硼硅改性酚醛-环氧树脂的凝胶时间大大缩短，这说明树脂内反应程度较高，树脂流动性好，具备更好的加工性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的描述。本实施例提供一种隔热复合树脂的制备方法，包括酚醛树脂的改性和与环氧树脂的共混，具体包括以下步骤：（1）称取90g苯酚和120g甲醛溶液（10mg/L）共混，然后使用磁力搅拌器搅拌20min，随后加入2.1g份的NaOH粉末，加热回流4小时，期间不断减压脱去水分，得到硼改性酚醛树脂；（2）称取45g苯基三乙氧硅烷、65mL乙醇（AR,95%）、50mL蒸馏水，共同加入烧瓶内，使用磁力搅拌器在35℃的水浴条件下搅拌6h，使其充分水解；（3）将步骤（2）中获得的有机硅水解产物进行真空脱水，获得体系粘度较大的有机硅产物，将该产物加入步骤（1）的体系中，继续加热回流，并在低真空度下缓慢脱水；（4）反应1.5小时，测定该混合物在160℃下的凝胶时间，当凝胶时间为90s时停止反应，快速倒出树脂并在80℃真空烘箱中放置24h备用；（5）硼硅改性酚醛-环氧树脂的胶液配制：将步骤（4）获得的硼硅改性酚醛树脂和环氧树脂按2：2的质量比配制成硼硅改性酚醛-环氧树脂体系。然后放入90℃油浴中，加热搅拌，往一个方向搅拌10min，同时观察是否有气泡，如有气泡进行真空脱泡；（6）将上述获得的混合树脂加入涂了涂膜剂的模具中，经过固化，脱模即可得到相应的树脂制品。本实施例制备了硼硅改性酚醛-环氧树脂共混体系，解决了传统的酚醛树脂耐热性不佳，经高温氧化后残炭率低等问题，通过与环氧树脂的共混，能极大增加复合树脂的力学性能，解决了传统酚醛树脂延展性低，脆性大等特点，使得该混合树脂可以用于制备需要承受较高温度的结构性部件，相较于传统单一酚醛树脂和环氧树脂，该树脂具有更宽的使用范围。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上实施例仅供说明本专利技术之用，而非对本专利技术的限制，有关
的技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下作出的各种变换或变型也应视为在本专利技术的保护范围之内，由各权利要求所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼硅改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）按质量比称取2‑6份苯酚，加入三口烧瓶中，而后加入3‑8份甲醛溶液，甲醛溶液浓度为10mg/L，使用磁力搅拌器搅拌，同时加入0.02‑0.3份的NaOH粉末，加热回流4‑6小时，期间不断减压脱去水分，得到硼改性酚醛树脂；（2）取4‑9份苯基三乙氧硅烷、3‑6份95%乙醇、 2‑7份蒸馏水，共同加入烧瓶内，使用磁力搅拌器在30‑45℃的水浴条件下搅拌4‑7h，使其充分水解；（3）将步骤（2）中获得的有机硅水解产物进行真空脱水，获得有机硅产物，将该产物加入步骤（1）的体系中，继续加热回流，并在真空条件下脱水；（4）反应1.5‑4小时，测定该混合物在160℃下的凝胶时间，当凝胶时间为80‑120s时停止反应，快速倒出树脂并在80℃真空烘箱中放置24h备用。

【技术特征摘要】
1.一种硼硅改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）按质量比称取2-6份苯酚，加入三口烧瓶中，而后加入3-8份甲醛溶液，甲醛溶液浓度为10mg/L，使用磁力搅拌器搅拌，同时加入0.02-0.3份的NaOH粉末，加热回流4-6小时，期间不断减压脱去水分，得到硼改性酚醛树脂；（2）取4-9份苯基三乙氧硅烷、3-6份95%乙醇、2-7份蒸馏水，共同加入烧瓶内，使用磁力搅拌器在30-45℃的水浴条件下搅拌4-7h，使其充分水解；（3）将步骤（2）中获得的有机硅水解产物进行真空脱水，获得有机硅产物，将该产物加入步骤（1）的体系中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光远，彭三文，曹祥薇，程占刚，车静，王闻，
申请(专利权)人：湖北中烟工业有限责任公司，湖北中烟卷烟材料厂，
类型：发明
国别省市：湖北,42