一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及碳材料领域，特别涉及一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及碳材料领域，特别涉及一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]酚醛树脂是一种历史悠久的材料，是一种主要的粘结剂和基体树脂，用于制备层压板
、
涂料
、
复合材料
、
耐火材料
、
摩擦材料等
。
酚醛树脂在传统工业领域的应用已趋向饱和，开发新的应用领域对于酚醛树脂的进一步发展具有重要的意义
。
酚醛树脂是以酚类和醛类合成的高分子，结构中含有大量的芳环，具有良好的热稳定性，碳化后具有较高的残碳量，并且易成孔，是制备多孔碳材料的一种理想材料
。
[0003]多孔碳材料目前已被广泛应用于新能源电极
、
催化剂载体
、
吸附等领域
。
多孔碳材料的组成对其性能具有重要的影响，特别是一些掺杂碳材料显示出改进的电化学性能和催化性能
。
因此如何制备具有有效掺杂的多孔碳材料是一个备受关注的课题
。
目前，以酚醛树脂为基体制备硼掺杂碳材料的方法主要有：原位法和混合法，如专利
CN201910449081.6
采用含硼单体为原料与甲醛缩聚制备聚合物树脂，然后碳化后得到碳材料，但是因单体本身的硼含量较低，导致碳材料中的硼含量不足
(
约为1％左右
)
；文献
(Journal ofMaterials ChemistryA,2018,6(46):23780
‑
23786)
采用3‑
羟基苯硼酸为原料与甲醛缩合并碳化后得到含硼碳微球，但是其比表面积仅约为
44m2/g
，其产物中硼元素主要一氧化硼的形式存在，无法起到有效的电化学或催化辅助作用，采用水热法也限制了其大量的制备，且需要使用氨水，不适用于工业化生产
。
将聚合物或碳材料与含硼原料混合再碳化的方法所制备的硼含量也低，掺杂效果不好
。
因此开发一种适合于大量制备的具有高比表面积和硼含量的碳材料的方法仍然是一个待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种具有高比表面积和硼含量的改性热塑性硼酚醛树脂基材料及其制备方法，以及前述改性热塑性硼酚醛树脂基材料的应用
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料的制备方法，在酸性催化剂的作用下，以改性剂
、3
‑
羟基苯硼酸和甲醛进行共缩聚反应和碳化制备改性热塑性硼酚醛树脂基材料；
[0006]所述改性剂选自三聚氰胺
OAT
废渣
、
三聚氰胺
、
尿素
、3
‑
氨基酚
、
由通式
(1)
和通式
(2)
所示结构单体中的一种；
[0007][0008]其中，
R
选自卤素
、
烷基
、
酯基
、
羧基
、
酰基
、
‑
SO3H、
‑
CN、
‑
CCl3、
‑
CF3中的一种
。
[0009]进一步提供由前述所述制备方法所制备得到的改性热塑性硼酚醛树脂基材料，所述改性热塑性硼酚醛树脂基材料的硼含量
≥4
％，
BET
比表面积
≥500m2/g。
[0010]更进一步提供前述改性热塑性硼酚醛树脂基材料在制备电极材料
、
催化材料或复合材料上的应用
。
[0011]本专利技术的有益效果在于：由本专利技术所提供的制备方法所制备得到的改性热塑性硼酚醛树脂基材料具有丰富的孔洞结构，较大的比表面积和较高的硼含量
。
同时，该制备方法简单，适用于规模化制备
。
基于所制备的改性热塑性硼酚醛树脂基材料可用于制备电极材料或催化材料，并可显著提高材料的电化学性能
。
附图说明
[0012]图1所示为本专利技术实施例1所制备改性热塑性硼酚醛树脂基材料的
SEM
图；
[0013]图2所示为本专利技术实施例2所制备改性热塑性硼酚醛树脂基材料的
SEM
图
。
具体实施方式
[0014]为详细说明本专利技术的
技术实现思路

、
所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明
。
[0015]一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料的制备方法，在酸性催化剂的作用下，以改性剂
、3
‑
羟基苯硼酸和甲醛进行共缩聚反应和碳化制备改性热塑性硼酚醛树脂基材料；所述改性剂选自三聚氰胺
OAT
废渣
、
三聚氰胺
、
尿素
、3
‑
氨基酚
、
由通式
(1)
和通式
(2)
所示结构单体中的一种；
[0016][0017]其中，
R
选自卤素
、
烷基
、
酯基
、
羧基
、
酰基
、
‑
SO3H、
‑
CN、
‑
CCl3、
‑
CF3中的一种
。
[0018]在本文中，所述卤素选自氟
、
氯
、
碘
、
溴中的一种
。
由于卤素具有较大的电负性，因此其具有吸电子效应，对酚环起到钝化作用，可抑制酚环的取代反应，从而降低酚醛树脂的交联度
。
取代基
R
的引入还可以占据活性位点，进一步降低酚醛树脂的交联度，从而改善裂解效果，提高比表面积
。
[0019]在本文中，所述烷基选自甲基
、
乙基
、
丙基
、
异丙基
、
叔丁基
、
仲丁基中的一种
。
烷基虽然具有一定的活化能力，但是烷基的引入占据活性位点所带来的影响更大，也会导致取代量的减少和交联度的下降，因此同样可起到改善裂解的效果
。
[0020]在本文中，所述酯基为
‑
COOCH3或
‑
CH2COOCH3。
酯基为吸电子基团，具有钝化作用，其效果与卤素类似
。
[0021]在本文中，三聚氰胺
OAT
废渣为生产三聚氰胺过程中所产生的一类废弃物，其主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改性热塑性硼酚醛树脂基材料的制备方法，其特征在于，在酸性催化剂的作用下，以改性剂
、3
‑
羟基苯硼酸和甲醛进行共缩聚反应和碳化制备改性热塑性硼酚醛树脂基材料；所述改性剂选自三聚氰胺
OAT
废渣
、
三聚氰胺
、
尿素
、3
‑
氨基酚
、
由通式
(1)
和通式
(2)
所示结构单体中的一种；其中，
R
选自卤素
、
烷基
、
酯基
、
羧基
、
酰基
、
‑
SO3H、
‑
CN、
‑
CCl3、
‑
CF3中的一种
。2.
根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述改性剂的用量为所述3‑
羟基苯硼酸质量的2～
50
％
。3.
根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述酸性催化剂的用量为所述改性剂与3‑
羟基苯硼酸质量之和的
0.2
～
2.0
％
。4.
根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述甲醛和所述改性剂与3‑
羟基苯硼酸之和的摩尔比为
0.7
～
0.9。5.
根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，还包括在所述共缩聚反应与碳化反应之间的固化交联反应；其中，所述固化交联反应包括将共缩聚反应所获得的产物与固化剂混合后进行热固化，经碳化后获得无定型形貌碳材料的过程；或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世俊，翟苏宇，罗建峰，陈银桂，黄梦芸，陈凯，陈基伟，
申请(专利权)人：沙县宏盛塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：