一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，涉及耐高温材料技术领域，本发明专利技术利用二醛对酚醛树脂进行改性，将线性的酚醛树脂连接成交联型的网络结构，网络结构中大量存在的咔唑片段可以作为氢键供体与溶剂分子结合，冠醚中的氧原子有孤对电子，可以和溶剂形成氢键，从而使这些溶剂在酚醛树脂网络中富集，溶剂分子在微孔中的表面张力导致其沸点升高，进一步提高了酚醛树脂凝胶材料的耐热性能；吸附不同的溶剂，可以调节酚醛树脂凝胶材料不同的耐热性能；本发明专利技术将传统的酚醛树脂制备成凝胶材料，增强了材料的柔韧性，可拉伸性和韧性，将其作为隔热保温材料、阻燃材料、隔音材料应用于建筑领域，具有良好的发展前景。具有良好的发展前景。具有良好的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及耐高温材料
，具体是一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的迅猛发展以及各项工艺技术的不断成熟，人们对于各种材料性能正在不断的提出各种更加苛刻的标准和要求。
[0003]耐高温材料一般根据性质可以分为无机耐高温材料和有机耐高温材料。其中无机耐高温材料，例如合金材料、各类无机盐材料等，优势是耐受温度上限较高，往往能够达到一千多度，因此被广泛应用于冶金产业中；但是这类材料往往具有较高的硬度，可塑性较差。因此出现了各种耐高温的有机材料，其中绝大部分都是高分子材料。相比于无机材料，耐高温有机材料的柔韧性往往较高，可以不受表面形状的限制，涂敷在各种电器设备的表面，其中应用范围最广泛的是酚醛树脂，它的开发时间较早，具有低成本、高性能的优点，但是，传统的酚醛树脂材料耐温上限比较低，一般只有几百摄氏度，不能兼具耐高温和柔韧性强的性能。
[0004]凝胶材料由胶体粒子或聚合物分子相互聚集构成的微纳多孔网络结构，并在孔隙中充满分散介质的一种新型轻质固体材料，具有良好的柔韧性和阻隔性能，被广泛应用于隔热保温材料、阻燃材料、隔音材料，因此开发一种能够耐受更高温度的酚醛树脂凝胶材料，将其作为阻隔材料应用于建筑领域，具有良好的发展前景。

技术实现思路

[0005]为了解决传统酚醛树脂的耐温性能和柔韧性问题，本专利技术的目的是提供一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：1）以重量份计，将1份苯酚、0.9~1.5份甲醛水溶液和0.01~0.02份草酸加入反应器中，加热回流反应1~2.5h，反应完成后加入5~10份水，搅拌混合均匀，冷却至25~30℃，分离出水相，剩余溶液中加入二醛和0.1~0.5份碱，加热至60~80℃反应2~4h，继续升温至150℃，抽真空至0.06~0.1Mpa，反应1~2h，反应结束后冷却至25~30℃，得到的固体用水洗3~5次，烘干，得到网状酚醛树脂；2）将1份步骤1）制得的网状酚醛树脂浸泡在10~20份溶剂中并煮沸，反应12~24h，过滤，所得固体自然晾干8~10h，得到酚醛树脂凝胶材料。
[0007]所述二醛为2~10份9
‑
氢
‑
咔唑
‑
3，6
‑
二甲醛或4.5~20份冠醚二醛；
其中冠醚二醛的结构式为：。
[0008]步骤1）中所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0009]步骤1）中所述甲醛水溶液质量浓度为36~45%。
[0010]步骤2）中所述溶剂为水、饱和氯化钠水溶液或饱和氯化钾水溶液。
[0011]所述9
‑
氢
‑
咔唑
‑
3，6
‑
二甲醛按照如下方法制备得到：以重量份计，将1.8~2.5份三氯氧磷加到0.9~1.5份DMF中，在氮气保护下，搅拌反应1~2h后得到三氯氧磷DMF混合液，将1份咔唑溶于5~10份有机溶剂后，加入所得三氯氧磷DMF混合液中，升温至80~100℃，搅拌回流反应36~48h，反应结束后冷却至25~30℃，将得到的反应液倒入10~20份0~5℃的水中，加入碱调节体系PH值为7，用10~20份二氯甲烷萃取3~5次，合并有机相，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得到9
‑
氢
‑
咔唑
‑
3，6
‑
二甲醛。
[0012]所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮或二甲基亚砜。
[0013]所述冠醚二醛按照如下方法制备得到：
①
以重量份计，将4.5~6份三乙二醇单对甲苯磺酸酯、1份3，4
‑
二羟基苯甲醛和1~1.5份碳酸钾加入10~20份乙腈中，搅拌溶解后，加热回流反应10~20h，反应结束后，过滤，所得滤液旋干乙腈，得到固体；
②
将1份步骤
①
制得的固体和0.25~0.35份三乙胺加入到10~20份二氯甲烷中，搅拌混合均匀， 在0~5℃下加入0.8~0.9份对甲基苯基磺酰氯，升温至5~20℃下反应8~12h，反应结束后，将反应液加入20~30份0~5℃水中，搅拌分出有机层，将所得有机层用水洗涤至pH为6.5~7，分除水相，将所得有机相减压蒸馏去除溶剂得到油状产物；
③
将1份步骤
②
得到的油状产物、0.2~0.4份3，4
‑
二羟基苯甲醛和0.2~0.3份碳酸钾加入到10~20份DMF中，搅拌状态下，加热至90~110℃反应12~24h，反应完成后，过滤，所得滤液减压蒸馏去除溶剂，干燥，得到冠醚二醛。
[0014]本专利技术的耐高温酚醛树脂凝胶材料的反应式如下所示：
。
[0015]本专利技术的酚醛树脂凝胶材料是利用咔唑二醛或者冠醚二醛对酚醛树脂进行改性，将线性的酚醛树脂连接成交联型的网络结构，刚性的网络结构增大了酚醛树脂的耐热性能和机械强度；网络结构中大量存在的咔唑片段可以作为氢键供体与溶剂分子结合，冠醚中的氧原子有孤对电子，可以和溶剂形成氢键，从而使这些溶剂在酚醛树脂网络中富集，溶剂分子在微孔中的表面张力导致其沸点升高，高温下溶剂分子部分气化和蒸发吸收热量，进一步提高了酚醛树脂凝胶材料的耐热性能；吸附不同的溶剂，可以调节酚醛树脂凝胶材料不同的耐热性能。
[0016]本专利技术相比现有技术具有以下优点：1）本专利技术的耐高温酚醛树脂凝胶材料，利用咔唑二醛或者冠醚二醛对酚醛树脂进行改性，将线性的酚醛树脂连接成交联型的网络结构，刚性的网络结构增大了酚醛树脂的耐热性能和机械强度。
[0017]2）另一方面利用咔唑二醛改性的酚醛树脂网络中存在大量的由咔唑N
‑
H修饰的微孔，可以通过氢键相互作用吸附溶剂，微孔吸附的溶剂在高温下的挥发可以吸收一部分热量，进一步增强酚醛树脂凝胶材料的耐热性能，使用不同的溶剂可以不同程度的提高其耐热性能，满足不同条件下对酚醛树脂的需求。
[0018]3）利用冠醚二醛改性的酚醛树脂网络中大量存在的氧原子含有孤对电子，可以和溶剂形成氢键，使这些溶剂在酚醛树脂网络中富集，微孔吸附的溶剂在高温下的挥发可以
吸收一部分热量，进一步增强酚醛树脂凝胶材料的耐热性能，使用不同的溶剂可以不同程度的提高其耐热性能，满足不同条件下对酚醛树脂的需求。
[0019]4）本专利技术的耐高温酚醛树脂凝胶材料，将传统的酚醛树脂制备成凝胶材料，不仅具有超高的耐温性能，同时具有橡胶般的粘稠性和良好的生物相容性，增强了材料的柔韧性，可拉伸性和韧性，从而具有更好的力学性能，将其作为隔热保温材料、阻燃材料、隔音材料应用于建筑领域，具有良好的发展前景。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备的网状酚醛树脂固体扫描隧道显微镜图。
[0021]图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）以重量份计，将1份苯酚、0.9~1.5份甲醛水溶液和0.01~0.02份草酸加入反应器中，加热回流反应1~2.5h，反应完成后加入5~10份水，搅拌混合均匀，冷却至25~30℃，分离出水相，剩余溶液中加入二醛和0.1~0.5份碱，加热至60~80℃反应2~4h，继续升温至150℃，抽真空至0.06~0.1Mpa，反应1~2h，反应结束后冷却至25~30℃，得到的固体用水洗3~5次，烘干，得到网状酚醛树脂；2）将1份步骤1）制得的网状酚醛树脂浸泡在10~20份溶剂中并煮沸，反应12~24h，过滤，所得固体自然晾干8~10h，得到酚醛树脂凝胶材料。2.如权利要求1所述的耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述二醛为2~10份9
‑
氢
‑
咔唑
‑
3，6
‑
二甲醛或4.5~20份冠醚二醛；其中冠醚二醛的结构式为：。3.如权利要求1所述的耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。4.如权利要求1所述的耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述甲醛水溶液质量浓度为36~45%。5.如权利要求1所述的耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述溶剂为水、饱和氯化钠水溶液或饱和氯化钾水溶液。6.如权利要求2所述的耐高温酚醛树脂凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述9
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氢
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咔唑
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3，6
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二甲醛按照如下方法制备得到：以重量份计，将1.8~2.5份三氯氧磷加到0.9~1.5份DMF中，在氮气保护下，搅拌反应1~2h后得到三氯氧磷DMF混合液，将1份咔唑溶于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家畅，张家滔，
申请(专利权)人：山东宇世巨化工有限公司，
类型：发明
国别省市：