[發明專利]一種高殘炭酚醛樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 202010427164.8
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111410726A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 張為紅;李亞林;武佩宇
• 申請（專利權）人: 安徽凱沃科技有限公司
• 主分類號: C08G8/28
• 分類號: C08G8/28;C08G8/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 王燦

本發明屬于酚醛樹脂領域。本發明提供了一種高殘炭酚醛樹脂，由包含如下重量份的組分制成：苯酚90～110份、多聚甲醛40～55份、硼酸20～25份、鉬酸3～5份、鎢酸3～5份、有機硅5～10份、催化劑2～4份。本發明還提供了所述高殘炭酚醛樹脂的制備方法。本發明的高殘炭酚醛樹脂體系中引入硼、鉬、硅、鎢元素，以硼酸為主改性劑，樹脂中所生成的硼氧鍵起主框架作用，在樹脂分解過程中，硼炭化形成碳化硼，阻止樹脂繼續分解；鉬酸和鎢酸為輔改性劑，樹脂中形成的鉬氧鍵和鎢氧鍵在分解斷裂時，鉬、鎢元素由于熔點高，即使在高溫環境中碳化也會繼續存在于樹脂體系中，起到穩定樹脂重量的作用。

技術領域

本發明涉及酚醛樹脂技術領域，尤其涉及一種高殘炭酚醛樹脂及其制備方法。

背景技術

所謂耐燒蝕材料是指在被燃燒過程中，因為熱流作用發生分解、熔化蒸發、升華、炭化等物理或化學變化消耗熱量，阻止火焰傳播而起到保護有效工作部件的高分子復合材料。高分子復合材料很多，含義也很廣。耐燒蝕材料只是其中一種，一般由基體樹脂、增強材料、功能填料復合而成。基體樹脂性能的優劣對復合材料耐燒蝕性能有著直接影響，而檢驗基體樹脂耐燒蝕性能的一項重要指標是它的殘炭率。殘炭率是指：某種有機材料在一定高溫下分解后殘留下來的物質重量和原物質重量的百分比。在各類有機材料當中，酚醛樹脂因為耐高溫、隔熱、耐燒蝕、價格低等優勢，被用于火箭、導彈的發動機噴管和端頭部位。目前已知酚醛樹脂中以硼酚醛和鉬酚醛的殘炭率較高，大約70％左右，此類樹脂也成了生產耐燒蝕材料的優選樹脂。隨著國防工業的發展需要，火箭、導彈的速度越來越快，這就對耐燒蝕材料的性能要求也會越來越高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高殘炭酚醛樹脂及其制備方法。本發明在酚醛樹脂體系中同時引入了硼、鉬、硅、鎢等改性元素，使該類樹脂具有更高的殘炭率和機械性能，用其作為基體樹脂而制備的耐燒蝕材料有望應用于更加復雜、苛刻的環境中。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種高殘炭酚醛樹脂，由包含如下重量份的組分制成：

作為優選，所述有機硅為苯基有機硅樹脂，所述有機硅中苯基的質量含量為40～70％。

作為優選，所述催化劑為苯胺和/或二乙醇。

作為優選，當所述催化劑為苯胺和二乙醇時，苯胺和二乙醇的質量比為1～2:1～2。

本發明還提供了一種高殘炭酚醛樹脂的制備方法，包括如下步驟：

1)將苯酚、硼酸、鉬酸和鎢酸混合后進行反應，得到第一反應物；

2)將第一反應物、部分多聚甲醛和部分催化劑進行反應，得到第二反應物；

3)將第二反應物、剩余的多聚甲醛和剩余的催化劑進行反應，得到第三反應物；

4)將第三反應物和有機硅進行反應，得到高殘炭酚醛樹脂。

作為優選，步驟1)所述反應的溫度為195～200℃，時間為10～15分鐘。

作為優選，步驟1)升溫至反應溫度的速率為4～6℃/30分鐘。

作為優選，步驟2)所述反應的溫度為90～100℃，時間為25～40分鐘。

作為優選，步驟3)所述反應的溫度為90～100℃，時間為25～40分鐘。

作為優選，步驟4)所述反應的溫度為110～120℃，時間為25～30分鐘。

本發明的有益效果包括以下幾點：