【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于呋喃树脂制备，具体涉及一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂及其制备方法。
技术介绍
1、这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
2、铸造用呋喃树脂是由呋喃环与丙烯酸类化合物通过化学合成的方法或微生物发酵的方法制备而成。由于铸造用呋喃树脂经常被用于铸造高强度铸件，而且有些铸件会被用于高温等环境中，所以对铸造用呋喃树脂的强度和阻燃性能要求较高。
3、现阶段碳纤维增强多用于增强树脂制备碳纤维增强树脂复合材料，且对于碳纤维与树脂的复合工艺一般是将纤维编织预成型后，再用树脂浸渍碳纤维，填补其空隙后，再固化成型。该种复合工艺存在孔隙率高，复合材料强度不稳定等缺点。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，包括如下步骤：
4、苯酚和甲醛在氢氧化钡和氢氧化钠的催化作用下进行酚醛反应，在50-70℃，反应1.5-2h；
5、向酚醛反应体系中加入尿素和甲醛进行脲醛反应；
6、脲醛反应结束后，向其中加入第一糠醇，调节反应温度为110-130℃，ph值为3-4，以甲酸为催化剂，使酚醛、脲醛和糠醇缩聚成链，得到树脂体系；
7、将碳纤维和和第二糠醇加入到所述树脂
8、酚醛反应过程中，通过改变催化剂种类和比例、反应温度、反应时间，控制酚醛反应的分子量以及其交联程度。
9、使用氢氧化钡催化时，酚醛树脂更容易形成线性结构，使其在成型后韧性性能相对较高，但是分子链之间容易发生滑移而导致断裂。使用氢氧化钠进行催化时，酚醛树脂更容易形成体型结构，这种结构有很高的力学强度，但是比较脆。因此同时使用氢氧化钡与氢氧化钠进行催化，兼具二者优点，且可以克服相应的缺点。
10、其中，酚醛反应需要反应程度较小，通常是低浓度催化，低温反应。以粘度来侧面反应分子量大小，通常粘度控制在小于50mpa.s，此时酚醛树脂中聚合度基本上小于20。同时使用溴取代法进行检测发现，苯酚中，苯环上的三个活性位点，有约80％只发生了一个活性位点的加成，而约20％的苯酚发生2个活性位点的加成。
11、脲醛反应过程中生成的一羟甲基脲、二羟甲基脲，在酸性条件下与糠醇反应形成成线性链。酚醛树脂未反应官能团与糠醇继续反应，形成网状酚醛与线性脲醛并结呋喃即酚醛-脲醛-呋喃树脂体系。
12、专利技术人分别在30℃-60℃下测定呋喃树脂的表面张力和与碳纤维的接触角，在30-60℃温度范围内，呋喃树脂溶液与ccf(碳纤维)的润湿角小于90°，即不需要采用其他改良剂或者对纤维表面处理两体系有较好的润湿性。温度的升高，液体分子更容易在纤维表面铺展,两者之间的润湿性增加。但浸渍温度太高，树脂溶液重溶剂挥发使得树脂黏度增大，酚醛-脲醛-呋喃树脂溶液的表面张力减小，树脂与纤维的接触角变小两体系润湿性变差。综合考虑温度对润湿性和黏度的影响，选择40℃左右为最佳浸渍温度。
13、碳纤维与树脂体系相互浸润的温度设置为40℃左右时，最终制备的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂在与型砂、固化剂混合固化过程中能有效覆盖、填充砂砾的表面，使得型砂具有更好的抗拉抗压能力。当树脂与碳纤维良好浸润时，短切碳纤维对树脂间隙进行填充，使得氧气无法有效进入树脂之间，因此，起到初步阻燃作用。碳纤维本身的高吸热、高着火点使的材料本身受到高温冲击时，热量能够均匀分散而不引起燃烧。
14、制备工艺的最后步骤中又加入糠醇，这部分糠醇不参与树脂体系链段的增长。完全以小分子游离态的形式存在于大分子与大分子之间。起到分子间润滑作用，降低产物粘度。
15、在一些实施例中，苯酚、甲醛、氢氧化钡和氢氧化钠的质量比为1:1.5-2.5:0.03-0.05:0.05-0.03。
16、在一些实施例中，酚醛反应至反应产物的水溶性小于0.35倍(水溶性测试方法：在一定质量树脂中加入水，当出现乳浊现象时，加入的水与树脂质量比)时，酚醛反应结束，开始进行脲醛反应。
17、在一些实施例中，苯酚、尿素、甲醛和第一糠醇的质量比为1:0.3-0.8:1.2-1.6:0.8-2。
18、优选的，缩聚反应完成后，调节体系ph值至7-7.5，终止反应。
19、在一些实施例中，还包括将碳纤维进行预处理的步骤，预处理方法为：将碳纤维在80-90℃保温20-40min。
20、在一些实施例中，树脂体系、碳纤维和第二糠醇的质量比为1:0.003-0.008:0.1-0.45。
21、在一些实施例中，所述碳纤维的长为10-20mm。
22、在一些实施例中，浸渍温度为35-45℃。
23、第二方面，本专利技术提供一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂，由所述制备方法制备而成。
24、上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
25、本专利技术制备连续纤维充分浸润增强呋喃树脂不仅具有较好的强度，而且具有较好的阻燃性。
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1.一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：苯酚、甲醛、氢氧化钡和氢氧化钠的质量比为1:1.5-2.5:0.03-0.05:0.05-0.03。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：酚醛反应至反应产物的水溶性小于0.35倍时，酚醛反应结束，开始进行脲醛反应。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：苯酚、尿素、甲醛和第一糠醇的质量比为1:0.3-0.8:1.2-1.6:0.8-2。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：缩聚反应完成后，调节体系pH值至7-7.5，终止反应。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：还包括将碳纤维进行预处理的步骤，预处理方法为：将碳纤维在80-90℃保温20-40min。
7.根据权利要求1所述的碳纤
8.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：所述碳纤维的长为10-20mm。
9.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：浸渍温度为35-45℃。
10.一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂，其特征在于：由权利要求1-9任一所述制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：苯酚、甲醛、氢氧化钡和氢氧化钠的质量比为1:1.5-2.5:0.03-0.05:0.05-0.03。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：酚醛反应至反应产物的水溶性小于0.35倍时，酚醛反应结束，开始进行脲醛反应。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：苯酚、尿素、甲醛和第一糠醇的质量比为1:0.3-0.8:1.2-1.6:0.8-2。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强阻燃铸造用酚醛呋喃树脂的制备方法，其特征在于：缩聚反应完成后，调节体系ph...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙仲凯，孙志勇，罗啸，孙之兰，刘萌，孙笃新，
申请(专利权)人：山东永创材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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