本发明属于树脂材料制备,具体涉及一种耐磨改性酚醛树脂及其制备方法。
背景技术:
1、酚醛树脂,也被称为电木粉,是一种由酚类化合物和醛类化合物经缩聚反应而得到的合成树脂。它具有优良的耐热性、耐水性、绝缘性和尺寸稳定性等特点。传统的酚醛树脂具备以下显著的优点:
2、优异的电气绝缘性:酚醛树脂具有良好的绝缘性能,适合用于电气部件和绝缘材料;耐热性能:能够承受高温环境,在高速切削过程中产生的高温条件下,酚醛树脂能保持稳定的物理和电气性能,并且在高温下能保持其物理性能,不易分解或软化;机械强度:提供足够的硬度和强度,适应机械加工和使用中的应力承受高负荷和反复摩擦;结合强度:酚醛树脂结合剂能够牢固地粘结磨料颗粒,提供足够的硬度和强度;加工性能:易于模压成型,适合各种形状和规格的部件制造;摩擦性能:具有良好的摩擦系数,适用于摩擦材料的工作条件。
3、因此,酚醛树脂经常被用作刹车片或离合器片、电器部件和电气绝缘材料的基料,与其他组分混合成型后制备相应的器件,也常用作砂轮的结合剂等领域,在上述应用中,酚醛树脂的耐磨性往往决定了部件的应用效果和使用寿命。耐磨改性酚醛树脂,则是在传统酚醛树脂的基础上,通过特定的化学或物理方法,提高其耐磨性能,以满足更严苛的使用环境要求。
4、虽然耐磨改性酚醛树脂有着广泛的应用前景,但目前仍面临着一些技术瓶颈和产品问题。
5、技术提升瓶颈:目前,提高酚醛树脂耐磨性的主要手段包括添加耐磨填料、改变树脂结构、引入特殊官能团等。然而,这些方法在提高耐磨性的同时,往往难以避免其他性能的损失,且当耐磨性提高到一定程度后,再通过现有方法提升变得十分困难。
6、因此目前并没有一个能过有效提高酚醛树脂耐磨性,并且无其他不良影响的解决方案。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提供一种耐磨改性酚醛树脂及其制备方法,具体方案如下:
2、首先,本发明提供一种耐磨改性酚醛树脂,其结构中包括-cf3,还包括-p=o或-po3h2。
3、其中-cf3位于改性酚醛树脂芳烃上,-p=o或-po3h2也位于改性酚醛树脂芳烃上。
4、第二,本发明还提供上述耐磨改性酚醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
5、s1、合成氟代酚:酚类化合物与含氟试剂混合,加入催化剂和溶剂,反应生成氟代酚;
6、s2、合成含磷醛:低温下将醛类化合物、含磷试剂、催化剂加入到溶剂中,缓慢升温至室温搅拌反应,生成含磷醛;
7、s3、酚醛缩聚:将所得氟代酚与含磷醛与催化剂加入到溶剂中,加热反应,获得耐磨改性酚醛树脂。
8、优选地,s1所述酚类化合物为苯酚。
9、优选地,s1所述含氟试剂包括三氟甲磺酸酐或三氟甲基碘中的一种或二种。
10、优选地,s1所述物料摩尔比为酚类化合物:含氟试剂为1:(1-3)。
11、优选地,s1所述催化剂包括氢氧化钠或氢氧化钾溶液,浓度为10%-50%wt,加入量为氢氧化钠或氢氧化钾占酚类化合物的摩尔百分比为10-20%。
12、优选地,s1所述溶剂包括二甲基亚砜或二氯甲烷中的一种或二种。
13、优选地,s1所述溶剂的用量为5-10ml每摩尔反应物,反应物指酚类化合物与含氟试剂。
14、优选地,s1所述反应,温度为50-80℃,反应时间为24-48h。
15、优选地,s1具体包括以下步骤:
16、将酚类化合物和含氟试剂在催化剂存在下混合于溶剂中;缓慢加热至反应温度,并搅拌反应混合物;通过tlc或nmr监测反应进程;反应完成后,用分液法用水洗涤去除多余的催化剂,采用旋蒸法去除溶剂获得氟代酚。
17、优选地,s2所述醛类化合物包括甲醛。
18、优选地,s2所述含磷试剂包括三氯氧磷或磷酸二氯酯中的一种或二种。
19、优选地,s2所述物料摩尔比为醛类化合物:含磷试剂为(1-2):1。
20、优选地,s2所述催化剂包括三乙胺,加入量为占醛类化合物摩尔比的0.2-0.5%。
21、优选地,s2所述溶剂包括二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或二种。
22、优选地,s2所述溶剂用量为与醛类化合物的摩尔比为(5-10):1。
23、优选地,s2所述低温下,温度为-78~-20℃。
24、优选地,s2所述反应,反应时间为3-8h。
25、优选地,s2具体包括以下步骤:
26、在低温下,将醛类化合物和含磷试剂在催化剂存在下混合于溶剂中;缓慢升至室温并继续搅拌;通过tlc或nmr监测反应进程;反应完成后,用分液法去除多余的催化剂,采用旋蒸法去除溶剂获得含磷醛。
27、优选地,s3所述催化剂为盐酸,用量为相对于相对于氟代酚和含磷醛的总摩尔量,hcl的用量为该总摩尔量的0.5-0.8%。
28、优选地,s3所述溶剂包括甲醇或乙醇。
29、优选地,s3所述溶剂用量为,相对于氟代酚和含磷醛的总摩尔量,溶剂的摩尔量为该总摩尔量的5-20倍。
30、优选地,s3所述反应,反应温度为60-100℃,反应时间为12-72h。
31、优选地,s3具体包括以下步骤:
32、将氟代酚和含磷醛在催化剂存在下混合于溶剂中;加热至反应温度并搅拌;通过凝胶渗透色谱(gpc)或粘度等方法监测反应进程;反应完成后,用分液法用水洗涤去除多余的催化剂,采用旋蒸法去除溶剂获得最终的改性酚醛树脂。
33、有益效果
34、通过以上合成路线方案,我们可以成功合成同时包含氟代基团和含磷基团的改性酚醛树脂。这种改性酚醛树脂在耐磨材料应用场景下展现了有益的耐磨性能提升。
1.一种耐磨改性酚醛树脂,其特征在于:包括-cf3;还包括-p=o或-po3h2。
2.一种权利要求1所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s1所述酚类化合物为苯酚;s1所述含氟试剂包括三氟甲磺酸酐或三氟甲基碘中的一种或二种;s1所述物料摩尔比为酚类化合物:含氟试剂为1:(1-3)。
4.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s1所述催化剂包括氢氧化钠或氢氧化钾溶液,浓度为10%-50%wt,加入量为氢氧化钠或氢氧化钾占酚类化合物的摩尔百分比为10-20%;s1所述溶剂包括二甲基亚砜或二氯甲烷中的一种或二种;s1所述溶剂的用量为5-10ml每摩尔反应物,反应物指酚类化合物与含氟试剂。
5.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s1所述反应,温度为50-80℃,反应时间为24-48h。
6.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s2所述醛类化合物包括甲醛;s2所述含磷试剂包括三氯氧磷或磷酸二氯酯中的一种或二种;s2所述物料摩尔比为醛类化合物:含磷试剂为(1-2):1。
7.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s2所述催化剂包括三乙胺,加入量为占醛类化合物摩尔比的0.2-0.5%;s2所述溶剂包括二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或二种;s2所述溶剂用量为与醛类化合物的摩尔比为(5-10):1;s2所述低温下,温度为-78~-20℃;s2所述反应,反应时间为3-8h。
8.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s3所述催化剂为盐酸,用量为相对于相对于氟代酚和含磷醛的总摩尔量,hcl的用量为该总摩尔量的0.5-0.8%;s3所述溶剂包括甲醇或乙醇;s3所述溶剂用量为,相对于氟代酚和含磷醛的总摩尔量,溶剂的摩尔量为该总摩尔量的5-20倍。
9.根据权利要求2所述的耐磨改性酚醛树脂的制备方法,其特征在于:s3所述反应,反应温度为60-100℃,反应时间为12-72h。