試論酚醛樹脂及其復合材料成型工藝的研究進展

譚小波

摘 要：酚醛樹脂具有安全環(huán)保、低毒低煙等顯著優(yōu)勢和特征，滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，得到越來越廣泛的應用。文章介紹酚醛樹脂及其復合材料成型工藝的研究進展，并對其發(fā)展做出展望，希望能為實際工作提供指導與借鑒。隨著技術發(fā)展和科研工作的深入，酚醛樹脂的性能會不斷改進，在工業(yè)領域必將得到更為廣泛的應用。

關鍵詞：酚醛樹脂；成型工藝；環(huán)氧樹脂；擠拉成型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.006

0 引言

酚醛樹脂在工領域的應用歷史已經(jīng)超過100年，也是最早工業(yè)化的合成樹脂。它的原材料容易獲得，合成工藝簡單，合成后性能良好，具有阻燃、低煙、低毒等特征，滿足工業(yè)生產(chǎn)對材料的需要，其應用范圍變得越來越廣泛，受到人們普遍關注和重視。并且隨著技術研究和進步，酚醛樹脂的性能也不斷改進，在工業(yè)領域得到更為有效的利用。

1 酚醛樹脂研究進展

酚醛樹脂的反應活性低，固化反應放出縮合水，并且必須在高溫條件下才能進行固化，制約其在復合材料領域的應用。為彌補這種缺陷與不足，進一步提高其綜合性能，人們加強相關研究工作，改進其韌性，提高其耐熱和力學性能。并研制和開發(fā)新型酚醛樹脂，為其推廣和應用創(chuàng)造良好條件，具體來說，這些工藝技術主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）聚乙烯醇縮醛和聚酰胺。聚乙烯醇縮醛在工業(yè)領域的應用非常廣泛，有著顯著的作用和效果，能確保酚醛樹脂的脆性，提高與玻璃纖維的粘結力，增強復合材料的力學強度，降低成型壓力，對該材料的推廣應用具有重要影響。聚酰胺也是常用的材料類型，有利于增強酚醛樹脂的沖擊韌性和粘結性，利用過程中能發(fā)生反應形成化學鍵，實現(xiàn)改性的目的。漁竿等利用聚酰胺制成，可以提高力學性能，促進其作用有效發(fā)揮。

（2）環(huán)氧和有機硅。環(huán)氧的綜合性能良好，能兼顧熱固性酚醛樹脂和雙酚A型的優(yōu)勢，提高材料的粘結性與耐熱性，改善樹脂的脆性，通過化學反應交聯(lián)成復雜體型結構，進而達到提高材料性能的目的。有機硅的耐熱性和耐潮性良好，有機硅單體與酚羥基發(fā)生化學反應，增強酚醛樹脂的耐熱性與耐水性。所制成的復合材料綜合性能良好，能在200-260℃的高溫下工作較長時間，也可用于瞬間耐高溫材料，滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。

（3）硼和橡膠。引入硼元素能顯著改善酚醛樹脂的耐熱性、耐瞬間高溫性、耐燒蝕性，增強其力學性能，在火箭、導彈、空間飛行器領域可作為耐燒蝕材料。最常見的是硼酸苯脂，分解峰溫度高達625℃，有著良好的韌性和力學性能，彎曲強度可達420MPa，剪切強度達39.7MPa，同時還具有良好的耐水性。酚醛樹脂中增加橡膠能有效提高其韌性，加入量通常為樹脂質(zhì)量的2%—10%，沖擊韌性可達100%，可用于航空航天領域。

（4）烯丙基和酚醛氰酸脂。烯丙基通過不同官能團聚合實現(xiàn)固化，改進傳統(tǒng)固化方式，熱穩(wěn)定性更好，殘?zhí)悸矢撸哂辛己玫哪透邷匦阅堋７尤┣杷嶂湛s率低，阻燃特性良好，在印刷電路板、電機絕緣配件、航空航天高性能結構復合材料領域有著廣泛的應用。

（5）苯并噁嗪樹脂和二甲苯。苯并噁嗪成型固化時不會釋放小分子，改進成型工藝，制品孔隙率低，顯著提高其性能。二甲苯引入流水性結構，也顯著改善酚醛樹脂的耐水性、耐堿性、耐熱性、電絕緣性能。

（6）二苯醚甲醛樹脂和雙馬來酰亞胺。二苯醚甲醛耐熱性能、耐輻射性優(yōu)良，吸濕性較低，可作H級絕緣材料。雙馬來酰亞胺耐高溫性能，耐熱性良好，熱變形溫度達273℃，玻璃化溫度288℃。

2 酚醛樹脂復合材料成型工藝的研究進展

傳統(tǒng)酚醛樹脂的應用范圍廣泛，成型方法多種多樣，為促進其得到更好應用，復合材料界加強科學研究，重視酚醛玻璃鋼的開發(fā)和應用，滿足工業(yè)建設和發(fā)展需要。目前我國在這方面也取得一定進步，主要工藝包括以下種類，并且發(fā)展勢頭良好。

（1）RTM成型工藝。將玻璃纖維等放入模腔，用壓力注入樹脂膠液，然后固化，脫模成型制品。RTM要求樹脂注射黏度為250-500mPa.s，以提高綜合性能。目前其工藝需求主要來自軍用產(chǎn)品，研究熱點為開發(fā)專用改性酚醛樹脂。酚醛RTM制品種類繁多，導彈鼻錐、汽車部件、油井管活塞等，能充分發(fā)揮其阻燃和耐高溫、力學性能好的特點。很多公司還大力發(fā)展該工藝，制作軍工產(chǎn)品，同時還對設備性能改進，生產(chǎn)酚醛玻璃鋼制品。

（2）拉擠成型工藝。常用基體為不飽和聚酯樹脂、乙烯基脂，拉擠成型工藝簡單，增強材料種類繁多。實際工作面臨的問題為反應放出水分問題、模具耐腐蝕問題、樹脂固化和高黏度問題，要加強改進和完善，提升技術工藝水平，促進拉擠成型工藝性能變得更加良好。

（3）SMC/BMC模壓成型工藝。將SMC/BMC模壓料放入金屬對模，在一定溫度和壓力下成型制品，研制的產(chǎn)品主要用于宇航、建筑、運輸領域。隨著技術發(fā)展和進步，整套工藝技術和制品被研發(fā)出來，包括專用樹脂、模壓工藝等也得到應用。

（4）其它成型工藝。例如，連續(xù)層壓、纖維纏繞、預浸漬、低壓模壓、噴涂成型等，也是較為常見的工藝，并且各有自身特點和優(yōu)勢，滿足產(chǎn)品制造需要，有著較為廣泛的應用空間和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 結束語

酚醛樹脂在化工領域有著廣泛的應用，滿足工業(yè)領域建設和應用的需要，對推動工業(yè)發(fā)展，降低工業(yè)產(chǎn)品成本具有重要作用。隨著技術發(fā)展與進步，酚醛樹脂的性能將會進一步改善，新工藝和新產(chǎn)品將會不斷被研制出來，在工業(yè)生產(chǎn)中會發(fā)揮更大的作用。

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