[发明专利]一种兼具有耐热性和韧性的酚醛树脂的制备方法

说明书

一种兼具有耐热性和韧性的酚醛树脂的制备方法，其特征在于：在酸性催化剂或碱性催化剂的条件下，使酚类化合物与硼化物生成芳基硼酸酯，之后将聚酰胺弹性体溶于芳基硼酸酯中，加入醛类化合物继续反应，从而得到热塑性酚醛树脂粉或热固性酚醛树脂液。本发明所制备的树脂相对普通酚醛树脂具有良好的耐热性、高残炭率，同时又具有良好的韧性，改善了硼酚醛树脂脆性大的缺点，是一种兼具耐热性和韧性的高性能酚醛树脂。

技术领域

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种兼具优良耐热性和韧性的酚醛树脂的制备方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，人们对产品性能和品质的要求也在不断提高，因此越来越多的高硬度、高强度材料被应用于现代工业中。而这些材料具有优异性能的同时，也出现了加工难度大、磨削区域温度高、磨削工具损耗严重等一系列问题。树脂结合剂磨具具有强度大、韧性好、自锐性好、不易堵塞等优点；但其耐热性较差，当磨削区域温度升高时，树脂结合剂会发生软化、分解等现象，从而导致结合剂对磨料的把持力大幅下降，磨料在未被磨损的情况下便发生大面积脱落，严重影响了工件加工时的精度和效率，磨具损耗严重，增加了加工成本。

硼酚醛树脂是指使用硼化物作为改性剂，以共混或共聚的方式对酚醛树脂进行改性的一类树脂，成本低廉且具有极好的耐热性和残炭率。但硼化物之间往往会发生缩合，从而使得改性后的酚醛树脂交联度增大，导致树脂出现耐热性极佳但韧性不足的问题。崔杰等研究了丁腈橡胶改性硼酚醛树脂的耐热性和力学性能，发现丁腈橡胶改性可以使树脂冲击韧性提高近1倍，但400℃以上的耐热性下降。郭安儒等采用硼酸苯酯法合成了有机硅改性硼酚醛树脂，冲击强度有较大提高，但由于引入的硅氧烷链段在高温下易发生热分解和热氧化，因此树脂的耐热性和残炭率在高温下会大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具耐热性和韧性的酚醛树脂结合剂的制备方法，使得该树脂在保持普通树脂结合剂优良自锐性和磨削性能的同时，具有优异的耐热性和较好的韧性，从而满足某些难加工材料的加工需求。

本发明的目的可以通过下述技术措施来实现：

本发明的兼具有耐热性和韧性的酚醛树脂的制备方法在酸性条件下，酚类化合物和硼化物脱水缩合生成芳基硼酸酯及其衍生物，加入聚酰胺弹性体使之反应溶解，再与醛类化合物反应生成热塑性酚醛树脂。

所述酚醛树脂由以下质量份的原料组成：酚类化合物100份，醛类化合物20~30份，硼化物20~60份，聚酰胺弹性体1~10份，以及上述原料总质量的1%~5%的酸性催化剂；制备方法如下：按质量份取酚类化合物、硼化物以及酸性催化剂加入到反应装置中，缓慢梯度升温反应至190~210℃，并在过程中减压蒸馏除去反应生成的水，得到芳基硼酸酯及其衍生物，之后使反应体系降温至85~95℃左右，再加入聚酰胺弹性体及醛类化合物使之溶解并搅拌均匀，加热至沸腾继续反应至反应终点，真空脱水后快速出料，生成热塑性酚醛树脂；

本发明中所述酚类化合物取自苯酚、双酚A、双酚F、邻苯二酚、间苯二酚、对苯甲酚、1,4-苯二酚或1,3,5-苯三酚中的一种或两种及以上几种的混合物。

本发明中所述醛类化合物取自甲醛溶液、多聚甲醛、三聚甲醛或糠醛中的一种或两种及以上几种的混合物。

本发明中所述酸性催化剂取自硫酸、草酸、盐酸、醋酸、磷酸、柠檬酸或对甲苯磺酸中的一种或几种的混合物。

本发明中所述硼化物为硼酸、硼酸盐、硼砂、碳化硼或卤代硼中的一种或两种及以上几种的混合物。

本发明中所述聚酰胺弹性体是指以二元酸封端的聚酰胺与聚醚二醇或聚酯二醇反应所形成的共聚物或几种共聚物的混合物，其反应过程与结构特点大致如下：

二元酸封锁聚酰胺的端氨基，形成端基均为羧基的中间体；（若二元酸为乙二酸，则R₁不存在；