[發明專利]一種耐高溫石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物的制備方法

有效

• 申請號: 201911149562.1
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110698169B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 徐慧芳;徐浩;鐘正祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種耐高溫石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物的制備方法，所述方法以間苯二酚?對苯二甲醛樹脂為基體樹脂，通過液相浸漬?溶膠凝膠?高溫炭化工藝制備耐高溫的石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物。本發明制備的石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料在氮氣氣氛下進行高溫熱轉化處理形成的復合材料炭化衍生物未出現碎裂情況，且不發生剝離現象。本發明制備的石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物具有良好的耐熱氧性，熱分解溫度較高，在高溫條件下擁有較高的質量保留率。本發明制備的石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物塊體材料宏觀結構完整，具有較低的密度。

技術領域

本發明涉及一種耐高溫石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物的制備方法。

背景技術

酚醛樹脂具有優異的阻燃性、耐高溫性、耐腐蝕性等特性，可作為耐高溫涂層、粘合劑以及復合材料基體，在化工、航空航天等器件的熱防護領域有著廣泛應用。但傳統酚醛樹脂在熱氧條件下發生嚴重降解，致使其高溫下質量保留率低，易碎裂。同時傳統酚醛樹脂合成原料中甲醛為有毒有害物質，易揮發，不符合綠色可持續的化學反應理念，對于酚醛樹脂高溫下的應用有著很大的局限性。

發明內容

為了解決傳統酚醛樹脂原料不環保以及高溫條件下耐熱氧性差和易碎裂的問題，本發明提供了一種耐高溫石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物的制備方法。該方法以間苯二酚-對苯二甲醛樹脂為基體樹脂，通過液相浸漬-溶膠凝膠-高溫炭化工藝制備耐高溫的石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物。本發明制備的復合材料經高溫炭化處理后仍保持完整的塊體結構，同時具有耐熱氧化、低密度的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種耐高溫石英纖維針刺氈/酚醛樹脂復合材料炭化衍生物的制備方法，以商品化石英纖維針刺氈為骨架，通過3-氨丙基三乙氧基硅烷預聚體進行改性處理，以間苯二酚-對苯二甲醛樹脂為基體樹脂，制備界面結合良好的石英纖維針刺氈/酚醛復合材料，進一步進行炭化處理，將其轉化為耐熱氧化的復合塊體材料。具體包括如下步驟：

步驟一、間苯二酚-對苯二甲醛預聚體溶液的制備：

（1）將間苯二酚加入乙醇中，在25~50 ℃下使其充分溶解；

（2）向溶液體系中加入鹽酸催化劑，然后加入對苯二甲醛，在25~70 ℃、磁攪拌條件下水解縮聚反應1~5 h，其中：間苯二酚與對苯二甲醛的摩爾比為1：0.5~2；間苯二酚和對苯二甲醛反應單體的總質量在乙醇中的質量百分數為10~20 %；磁攪拌速率為10~40 r/s；鹽酸催化劑的摩爾濃度為0.001~0.1 mol/L，鹽酸催化劑與乙醇的體積比為1：8~20；

（3）待反應結束以后，向反應混合體系中滴加氨水，調節pH至中性；

（4）在溫度為30~60 ℃、真空度為-0.1~-0.08 MPa的條件下減壓蒸餾10~50 min，除去溶劑和水等小分子物質，得到間苯二酚-對苯二甲醛預聚體；

（5）將合成的預聚體溶解到乙醇中，得到間苯二酚-對苯二甲醛預聚體溶液，其中：間苯二酚-對苯二甲醛預聚體溶液中，間苯二酚-對苯二甲醛預聚體在乙醇中的質量百分數為20~50%；

步驟二、有機硅預聚體溶液的制備：

（1）將3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到乙醇中，配成均勻溶液；

（2）向溶液中加入鹽酸催化劑，在25~70 ℃、磁攪拌條件下水解縮聚反應0.5~5 h，其中：3-氨丙基三乙氧基硅烷單體與鹽酸催化劑的質量比為100：10~50；磁攪拌速率為10~40 r/s；鹽酸催化劑的摩爾濃度為0.005~0.05 mol/L；

（3）待反應結束以后，室溫下冷卻，得到有機硅預聚體溶液，其中：有機硅預聚體溶液中，有機硅預聚體的質量百分數為5~50 %；