[發明專利]一種兼具有耐熱性和韌性的酚醛樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201810917200.1
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109251289B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 彭進;張琳琪;王作堯;鄒文俊;夏紹靈;程文喜
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C08G8/28
• 分類號: C08G8/28
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

一種兼具有耐熱性和韌性的酚醛樹脂的制備方法，其特征在于：在酸性催化劑或堿性催化劑的條件下，使酚類化合物與硼化物生成芳基硼酸酯，之后將聚酰胺彈性體溶于芳基硼酸酯中，加入醛類化合物繼續反應，從而得到熱塑性酚醛樹脂粉或熱固性酚醛樹脂液。本發明所制備的樹脂相對普通酚醛樹脂具有良好的耐熱性、高殘炭率，同時又具有良好的韌性，改善了硼酚醛樹脂脆性大的缺點，是一種兼具耐熱性和韌性的高性能酚醛樹脂。

技術領域

本發明屬于高分子材料制備領域，具體涉及一種兼具優良耐熱性和韌性的酚醛樹脂的制備方法。

背景技術

隨著人類社會的不斷發展，人們對產品性能和品質的要求也在不斷提高，因此越來越多的高硬度、高強度材料被應用于現代工業中。而這些材料具有優異性能的同時，也出現了加工難度大、磨削區域溫度高、磨削工具損耗嚴重等一系列問題。樹脂結合劑磨具具有強度大、韌性好、自銳性好、不易堵塞等優點；但其耐熱性較差，當磨削區域溫度升高時，樹脂結合劑會發生軟化、分解等現象，從而導致結合劑對磨料的把持力大幅下降，磨料在未被磨損的情況下便發生大面積脫落，嚴重影響了工件加工時的精度和效率，磨具損耗嚴重，增加了加工成本。

硼酚醛樹脂是指使用硼化物作為改性劑，以共混或共聚的方式對酚醛樹脂進行改性的一類樹脂，成本低廉且具有極好的耐熱性和殘炭率。但硼化物之間往往會發生縮合，從而使得改性后的酚醛樹脂交聯度增大，導致樹脂出現耐熱性極佳但韌性不足的問題。崔杰等研究了丁腈橡膠改性硼酚醛樹脂的耐熱性和力學性能，發現丁腈橡膠改性可以使樹脂沖擊韌性提高近1倍，但400℃以上的耐熱性下降。郭安儒等采用硼酸苯酯法合成了有機硅改性硼酚醛樹脂，沖擊強度有較大提高，但由于引入的硅氧烷鏈段在高溫下易發生熱分解和熱氧化，因此樹脂的耐熱性和殘炭率在高溫下會大幅降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兼具耐熱性和韌性的酚醛樹脂結合劑的制備方法，使得該樹脂在保持普通樹脂結合劑優良自銳性和磨削性能的同時，具有優異的耐熱性和較好的韌性，從而滿足某些難加工材料的加工需求。

本發明的目的可以通過下述技術措施來實現：

本發明的兼具有耐熱性和韌性的酚醛樹脂的制備方法在酸性條件下，酚類化合物和硼化物脫水縮合生成芳基硼酸酯及其衍生物，加入聚酰胺彈性體使之反應溶解，再與醛類化合物反應生成熱塑性酚醛樹脂。

所述酚醛樹脂由以下質量份的原料組成：酚類化合物100份，醛類化合物20~30份，硼化物20~60份，聚酰胺彈性體1~10份，以及上述原料總質量的1%~5%的酸性催化劑；制備方法如下：按質量份取酚類化合物、硼化物以及酸性催化劑加入到反應裝置中，緩慢梯度升溫反應至190~210℃，并在過程中減壓蒸餾除去反應生成的水，得到芳基硼酸酯及其衍生物，之后使反應體系降溫至85~95℃左右，再加入聚酰胺彈性體及醛類化合物使之溶解并攪拌均勻，加熱至沸騰繼續反應至反應終點，真空脫水后快速出料，生成熱塑性酚醛樹脂；

本發明中所述酚類化合物取自苯酚、雙酚A、雙酚F、鄰苯二酚、間苯二酚、對苯甲酚、1,4-苯二酚或1,3,5-苯三酚中的一種或兩種及以上幾種的混合物。

本發明中所述醛類化合物取自甲醛溶液、多聚甲醛、三聚甲醛或糠醛中的一種或兩種及以上幾種的混合物。

本發明中所述酸性催化劑取自硫酸、草酸、鹽酸、醋酸、磷酸、檸檬酸或對甲苯磺酸中的一種或幾種的混合物。

本發明中所述硼化物為硼酸、硼酸鹽、硼砂、碳化硼或鹵代硼中的一種或兩種及以上幾種的混合物。

本發明中所述聚酰胺彈性體是指以二元酸封端的聚酰胺與聚醚二醇或聚酯二醇反應所形成的共聚物或幾種共聚物的混合物，其反應過程與結構特點大致如下：

二元酸封鎖聚酰胺的端氨基，形成端基均為羧基的中間體；（若二元酸為乙二酸，則R₁不存在；