高性能酚醛树脂在子午线轮胎橡胶配方中的应用研究
发布时间：2021-07-05 19:17
酚醛树脂作为最早的合成树脂之一,多与其他材料复合使用,其高性能化涉及树脂本身性能的提高及作为复合材料应用时的性能研究。本文在此基础上,选用两种高性能酚醛树脂,即无氨补强树脂RT2304和双马改性增粘树脂,研究了树脂本身性能的改善,以及在子午线轮胎橡胶配方中的应用。通过非等温固化研究了RT2304树脂的固化行为,采用n级模型拟合法和非模型拟合法对固化反应阶段进行分析,确定固化工艺。研究表明,RT2304树脂的反应活化能E=99.1kJ/mol,A=4.1×1010 s-1,n=0.94;固化反应过程分为凝胶化、交联和扩散三个阶段;Flynn-Wall-Ozawa,Kissinger-Akahira-Sunose两种方法计算的反应活化能与固化度的关系曲线一致,对固化行为的描述较为准确。通过对加工特性、物理机械性能和动态力学性能的分析,探讨RT2304树脂在子午线轮胎三角胶中的应用。通过热分析对双马改性增粘树脂和烷基酚-乙炔树脂进行耐热性及热解动力学的表征。研究表明,双马改性增粘树脂引入双马来酰亚胺基团,提高耐热性;双马改性增粘树脂热分解E=225...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮胎结构图
高性能酚醛树脂在子午线轮胎橡胶配方中的应用研究6热固性酚醛树脂是在酚类化合物和醛类化合物物质的量之比小于1的情况下，加入碱性催化剂，相比于热塑性酚醛树脂，其无需在后期加入亚甲基供体，因为含有活性的羟甲基基团，可加热自固化。热固性酚醛树脂总反应过程可分为以下两步：苯酚与甲醛之间的加成反应，在碱性催化剂的条件下，苯酚首先与甲醛发生加成反应生成羟甲基酚。由于酚羟基具有极性，在该基团的影响下，处于酚羟基的邻位和对位活化，反应活性增大，这些活性位置容易受到甲醛进攻生成邻位或对位羟甲基酚。羟甲基酚还可继续与甲醛发生加成反应而生成二羟甲基酚及三羟甲基酚，加成反应产物是一羟甲基酚和多羟甲基酚的混合物。这些产物在反应过程中不断进行缩聚反应，树脂分子量进一步增大，如果任由反应进行，最终生成具有不溶不熔的三维网状结构的产物，酚醛树脂在碱性条件下的制备过程如图1-3所示。图1-3酚醛树脂的制备过程（碱性条件）Fig.1-3Preparationprocessofphenolicresin1.2.2酚醛树脂的高性能化研究酚醛树脂作为重要的合成树脂之一，其在应用中极少单独使用，多与其它材料复合使用，其高性能化研究涉及到酚醛树脂本身的性能研究及作为复合材料应用时的综合性能研究，酚醛树脂高性能化的研究如图1-4所示。近年来，国内外针对酚醛树脂脆性大的弱点研究对其改性及其复合材料的增强、增韧，开发出系列具有优异的耐热性和阻燃性的高机械强度的酚醛树脂品种[23]。
青岛科技大学研究生学位论文7图1-4酚醛树脂的高性能化研究Fig.1-4StudyonHighPerformanceofPhenolicResin1、酚醛树脂的增韧研究酚醛树脂的增韧可分为化学增韧（反应型）及物理增韧（共混型）。(1)化学增韧通过化学反应将具有韧性的柔性长链分子接枝到酚醛树脂的主链上，使苯酚连接上柔性长链，然后再与甲醛反应制得增韧改性的酚醛树脂。当酚醛树脂受力发生龟裂时，这些柔性链能吸收部分能量，并使应力分散，降低树脂的模量，从而降低脆性，增韧改性常用改性剂有烷基酚、腰果油、桐油、尼龙、橡胶、PVB等改性。此外，环氧树脂也可对酚醛树脂进行改性。一般而言，未改性的酚醛树脂在固化行为过程中会释放小分子物质，如游离酚和甲醛，环氧树脂中同时含有环氧基团和羟基，这两种官能团可与酚醛树脂上具有反应活性的酚羟基和羟甲基进行交联反应，其结果是增大了柔韧长链在分子中的占比，降低了酚醛树脂的极性，同时改善了脆性。HuangS等[24]通过正交试验研究了腰果壳液(CNSL)用量、原料摩尔比、催化剂用量、反应时间对改性酚醛树脂性能的影响。结果表明，适用于复合材料的CNSL改性酚醛树脂的最佳合成工艺为：CNSL用量为20%，原料摩尔比为0.89，催化剂的量为0.6%，反应3h，CNSL改性酚醛树脂基复合材料具有较好的韧性。YangM等[25]用2%聚乙烯醇对酚醛树脂进行改性，通过混合和模塑制备试样。傅里叶变换红外光谱结果表明，在复合材料的结
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑品种及用量对胎侧胶耐屈挠性能的影响[J]. 刘华侨,潘弋人,王晓明,边慧光,李红卫. 橡胶工业. 2019(08)
[2]绿色轮胎用橡胶材料功能化的研究概况[J]. 李花婷,陈名行,蔡尚脉. 橡胶工业. 2019(07)
[3]全钢载重子午线轮胎上三角胶配方设计研究[J]. 郭星,许建欣,谭建良,孙蕾. 轮胎工业. 2019(01)
[4]Research on Development of Natural Rubber in Indonesia[J]. Huide HUANG,Haolun HUANG. Asian Agricultural Research. 2018(11)
[5]不同纳米核壳粒子增韧环氧树脂体系的性能及机理研究[J]. 王婧,薛忠民,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[6]BP神经网络在妥尔油改性酚醛树脂研制中的应用[J]. 陈新,孟震宇. 橡胶科技. 2017(12)
[7]改性酚醛树脂的研究进展[J]. 刘世强,宁培森,丁著明. 热固性树脂. 2016(05)
[8]国产补强酚醛树脂SL-2101在子午线轮胎三角胶中的应用[J]. 刘恩冉,龙海燕,董凌波,刘谦. 橡胶科技. 2016(08)
[9]腰果壳油改性酚醛树脂的合成及复合材料的性能[J]. 黄世俊,翟苏宇,陈银桂,苏志忠,朱光明,谢露. 高分子材料科学与工程. 2016(02)
[10]酚醛树脂绿色化合成研究进展[J]. 陈建国,田浩,孟付良,沈培林,向自伟,周大鹏. 化学反应工程与工艺. 2015(06)
博士论文
[1]松节油体系主要成分的汽液平衡与超额焓的测定和计算[D]. 孙丽霞.广西大学 2013
[2]计及复杂胎面花纹的子午线轮胎结构有限元分析[D]. 李兵.中国科学技术大学 2008
[3]高性能石油树脂及加氢催化剂的研究[D]. 王福善.兰州大学 2007
硕士论文
[1]功能树脂对绿色轮胎胎面胶复合材料性能的影响研究[D]. 吴振亚.北京化工大学 2017
[2]大孔吸附树脂D101的氯甲基化及功能化改性研究[D]. 董方.兰州理工大学 2011
本文编号：3266665
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮胎结构图
高性能酚醛树脂在子午线轮胎橡胶配方中的应用研究6热固性酚醛树脂是在酚类化合物和醛类化合物物质的量之比小于1的情况下，加入碱性催化剂，相比于热塑性酚醛树脂，其无需在后期加入亚甲基供体，因为含有活性的羟甲基基团，可加热自固化。热固性酚醛树脂总反应过程可分为以下两步：苯酚与甲醛之间的加成反应，在碱性催化剂的条件下，苯酚首先与甲醛发生加成反应生成羟甲基酚。由于酚羟基具有极性，在该基团的影响下，处于酚羟基的邻位和对位活化，反应活性增大，这些活性位置容易受到甲醛进攻生成邻位或对位羟甲基酚。羟甲基酚还可继续与甲醛发生加成反应而生成二羟甲基酚及三羟甲基酚，加成反应产物是一羟甲基酚和多羟甲基酚的混合物。这些产物在反应过程中不断进行缩聚反应，树脂分子量进一步增大，如果任由反应进行，最终生成具有不溶不熔的三维网状结构的产物，酚醛树脂在碱性条件下的制备过程如图1-3所示。图1-3酚醛树脂的制备过程（碱性条件）Fig.1-3Preparationprocessofphenolicresin1.2.2酚醛树脂的高性能化研究酚醛树脂作为重要的合成树脂之一，其在应用中极少单独使用，多与其它材料复合使用，其高性能化研究涉及到酚醛树脂本身的性能研究及作为复合材料应用时的综合性能研究，酚醛树脂高性能化的研究如图1-4所示。近年来，国内外针对酚醛树脂脆性大的弱点研究对其改性及其复合材料的增强、增韧，开发出系列具有优异的耐热性和阻燃性的高机械强度的酚醛树脂品种[23]。
青岛科技大学研究生学位论文7图1-4酚醛树脂的高性能化研究Fig.1-4StudyonHighPerformanceofPhenolicResin1、酚醛树脂的增韧研究酚醛树脂的增韧可分为化学增韧（反应型）及物理增韧（共混型）。(1)化学增韧通过化学反应将具有韧性的柔性长链分子接枝到酚醛树脂的主链上，使苯酚连接上柔性长链，然后再与甲醛反应制得增韧改性的酚醛树脂。当酚醛树脂受力发生龟裂时，这些柔性链能吸收部分能量，并使应力分散，降低树脂的模量，从而降低脆性，增韧改性常用改性剂有烷基酚、腰果油、桐油、尼龙、橡胶、PVB等改性。此外，环氧树脂也可对酚醛树脂进行改性。一般而言，未改性的酚醛树脂在固化行为过程中会释放小分子物质，如游离酚和甲醛，环氧树脂中同时含有环氧基团和羟基，这两种官能团可与酚醛树脂上具有反应活性的酚羟基和羟甲基进行交联反应，其结果是增大了柔韧长链在分子中的占比，降低了酚醛树脂的极性，同时改善了脆性。HuangS等[24]通过正交试验研究了腰果壳液(CNSL)用量、原料摩尔比、催化剂用量、反应时间对改性酚醛树脂性能的影响。结果表明，适用于复合材料的CNSL改性酚醛树脂的最佳合成工艺为：CNSL用量为20%，原料摩尔比为0.89，催化剂的量为0.6%，反应3h，CNSL改性酚醛树脂基复合材料具有较好的韧性。YangM等[25]用2%聚乙烯醇对酚醛树脂进行改性，通过混合和模塑制备试样。傅里叶变换红外光谱结果表明，在复合材料的结
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑品种及用量对胎侧胶耐屈挠性能的影响[J]. 刘华侨,潘弋人,王晓明,边慧光,李红卫. 橡胶工业. 2019(08)
[2]绿色轮胎用橡胶材料功能化的研究概况[J]. 李花婷,陈名行,蔡尚脉. 橡胶工业. 2019(07)
[3]全钢载重子午线轮胎上三角胶配方设计研究[J]. 郭星,许建欣,谭建良,孙蕾. 轮胎工业. 2019(01)
[4]Research on Development of Natural Rubber in Indonesia[J]. Huide HUANG,Haolun HUANG. Asian Agricultural Research. 2018(11)
[5]不同纳米核壳粒子增韧环氧树脂体系的性能及机理研究[J]. 王婧,薛忠民,李刚,杨小平. 玻璃钢/复合材料. 2018(07)
[6]BP神经网络在妥尔油改性酚醛树脂研制中的应用[J]. 陈新,孟震宇. 橡胶科技. 2017(12)
[7]改性酚醛树脂的研究进展[J]. 刘世强,宁培森,丁著明. 热固性树脂. 2016(05)
[8]国产补强酚醛树脂SL-2101在子午线轮胎三角胶中的应用[J]. 刘恩冉,龙海燕,董凌波,刘谦. 橡胶科技. 2016(08)
[9]腰果壳油改性酚醛树脂的合成及复合材料的性能[J]. 黄世俊,翟苏宇,陈银桂,苏志忠,朱光明,谢露. 高分子材料科学与工程. 2016(02)
[10]酚醛树脂绿色化合成研究进展[J]. 陈建国,田浩,孟付良,沈培林,向自伟,周大鹏. 化学反应工程与工艺. 2015(06)
博士论文
[1]松节油体系主要成分的汽液平衡与超额焓的测定和计算[D]. 孙丽霞.广西大学 2013
[2]计及复杂胎面花纹的子午线轮胎结构有限元分析[D]. 李兵.中国科学技术大学 2008
[3]高性能石油树脂及加氢催化剂的研究[D]. 王福善.兰州大学 2007
硕士论文
[1]功能树脂对绿色轮胎胎面胶复合材料性能的影响研究[D]. 吴振亚.北京化工大学 2017
[2]大孔吸附树脂D101的氯甲基化及功能化改性研究[D]. 董方.兰州理工大学 2011
本文编号：3266665
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