PTFE-g-PAA改性酚醛树脂的制备及其在磨具中的应用

发布时间：2021-09-23 22:16

　　用接枝后的聚四氟乙烯（PTFE）对酚醛树脂进行化学增韧改性并探究最佳工艺及配方,以提高酚醛树脂的力学和磨削性能。通过钠-萘四氢呋喃活化液对PTFE进行化学活化后进行丙烯酸接枝,以期获得带有羧基的PTFE（PTFE-g-PAA）,并通过返滴定法测定其接枝率。利用羧基与羟基的酯化反应使得PTFE-g-PAA参与酚醛树脂的合成反应,测定酚醛树脂的力学性能和磨削性能。结果发现,采用20mL浓度为0.3mol/L的钠-萘四氢呋喃活化液活化3min的PTFE活化效果最佳。在50℃、过硫酸铵浓度8×10^-3 mol/L、反应20h条件下,PTFE-g-PAA的接枝率最高为8.02%。随着PTFE-g-PAA接枝率的增加,改性酚醛树脂的抗冲击强度、抗折强度、硬度和磨削比均提高;随着PTFE-g-PAA加入量的增大,PTFE-g-PAA改性酚醛树脂的抗冲击强度、抗折强度和磨削比先提高后下降,而硬度一直上升。PTFE-g-PAA接枝率越高,对材料的力学性能提高越明显,而当PTFE-g-PAA的添加量为1%～2%时,材料的综合性能最佳。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(06)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同活化时间的PTFE的FT-IR谱图

图2是活化PTFE接枝前后的FT-IR谱图。由图可见，活化后的PTFE颗粒表面上2400cm-1处羟基的数量较多，接着是1600cm-1处的羰基，而1720cm-1羧基却很少。而接枝后的活化PTFE在1720cm-1处羧基振动吸收峰显著增加。说明接枝反应过程中，可能是在引发剂影响下活化PTFE引入的活性基团羟基、羰基脱离产生自由基，同时丙烯酸的C?C打开，加成反应得到了接枝物PTFE-gPAA。2.2 PTFE的接枝率影响因素探讨

图3为不同接枝时间PTFE的接枝率。由图可见，在合适的条件下，PTFE的接枝率与反应时间成正比，前期接枝率增长迅速，中期增长速率开始降低，后期增长速率趋于平缓，在反应20h后PTFE接枝率达到最高8.02%；之后继续增加反应时间，PTFE接枝率趋于稳定。反应初期，因为引发剂被激活，引发丙烯酸反应，丙烯酸接枝链增长速率加快，接枝反应进行迅速；反应中期，随着丙烯酸单体和丙烯基自由基的减少，接枝率增长减缓；反应后期，活性自由基数量下降，链增长停止，接枝率趋于饱和。根据实验的可控性与可操作性，当丙烯酸体积分数与反应温度一定时，选择反应时间20h为宜。图4为不同引发剂浓度对PTFE接枝率的影响。由图可见，随着引发剂添加量的增加，PTFE的接枝率不断增加，当引发剂浓度为8×10-3 mol/L时，接枝率最大，达到7.49%；之后继续增加引发剂的添加量，接枝率反而开始降低。这一变化符合自由基反应的一般规律，因为当引发剂的浓度增加时，引发剂与PTFE分子相互作用的机率增加，PTFE骨架上产生自由基的机会也随之增多，进一步引发丙烯酸与PTFE反应，所以此时接枝率呈上升趋势；当引发剂用量继续增加时，引发产生更多的自由基，同时链终止与链转移速率也增大，会导致接枝反应提前结束，部分丙烯酸会形成均聚物，从而使接枝率下降。

【参考文献】：
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本文编号：3406520