用接枝后的聚四氟乙烯（PTFE）對酚醛樹脂進(jìn)行化學(xué)增韌改性并探究最佳工藝及配方,以提高酚醛樹脂的力學(xué)和磨削性能。通過鈉-萘四氫呋喃活化液對PTFE進(jìn)行化學(xué)活化后進(jìn)行丙烯酸接枝,以期獲得帶有羧基的PTFE（PTFE-g-PAA）,并通過返滴定法測定其接枝率。利用羧基與羥基的酯化反應(yīng)使得PTFE-g-PAA參與酚醛樹脂的合成反應(yīng),測定酚醛樹脂的力學(xué)性能和磨削性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),采用20mL濃度為0.3mol/L的鈉-萘四氫呋喃活化液活化3min的PTFE活化效果最佳。在50℃、過硫酸銨濃度8×10^-3 mol/L、反應(yīng)20h條件下,PTFE-g-PAA的接枝率最高為8.02%。隨著PTFE-g-PAA接枝率的增加,改性酚醛樹脂的抗沖擊強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、硬度和磨削比均提高;隨著PTFE-g-PAA加入量的增大,PTFE-g-PAA改性酚醛樹脂的抗沖擊強(qiáng)度、抗折強(qiáng)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,對材料的力學(xué)性能提高越明顯,而當(dāng)PTFE-g-PAA的添加量為1%～2%時(shí),材料的綜合性能最佳。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

不同活化時(shí)間的PTFE的FT-IR譜圖

圖2是活化PTFE接枝前后的FT-IR譜圖。由圖可見，活化后的PTFE顆粒表面上2400cm-1處羥基的數(shù)量較多，接著是1600cm-1處的羰基，而1720cm-1羧基卻很少。而接枝后的活化PTFE在1720cm-1處羧基振動(dòng)吸收峰顯著增加。說明接枝反應(yīng)過程中，可能是在引發(fā)劑影響下活化PTFE引入的活性基團(tuán)羥基、羰基脫離產(chǎn)生自由基，同時(shí)丙烯酸的C?C打開，加成反應(yīng)得到了接枝物PTFE-gPAA。2.2 PTFE的接枝率影響因素探討

圖3為不同接枝時(shí)間PTFE的接枝率。由圖可見，在合適的條件下，PTFE的接枝率與反應(yīng)時(shí)間成正比，前期接枝率增長迅速，中期增長速率開始降低，后期增長速率趨于平緩，在反應(yīng)20h后PTFE接枝率達(dá)到最高8.02%；之后繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間，PTFE接枝率趨于穩(wěn)定。反應(yīng)初期，因?yàn)橐l(fā)劑被激活，引發(fā)丙烯酸反應(yīng)，丙烯酸接枝鏈增長速率加快，接枝反應(yīng)進(jìn)行迅速；反應(yīng)中期，隨著丙烯酸單體和丙烯基自由基的減少，接枝率增長減緩；反應(yīng)后期，活性自由基數(shù)量下降，鏈增長停止，接枝率趨于飽和。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的可控性與可操作性，當(dāng)丙烯酸體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)溫度一定時(shí)，選擇反應(yīng)時(shí)間20h為宜。圖4為不同引發(fā)劑濃度對PTFE接枝率的影響。由圖可見，隨著引發(fā)劑添加量的增加，PTFE的接枝率不斷增加，當(dāng)引發(fā)劑濃度為8×10-3 mol/L時(shí)，接枝率最大，達(dá)到7.49%；之后繼續(xù)增加引發(fā)劑的添加量，接枝率反而開始降低。這一變化符合自由基反應(yīng)的一般規(guī)律，因?yàn)楫?dāng)引發(fā)劑的濃度增加時(shí)，引發(fā)劑與PTFE分子相互作用的機(jī)率增加，PTFE骨架上產(chǎn)生自由基的機(jī)會(huì)也隨之增多，進(jìn)一步引發(fā)丙烯酸與PTFE反應(yīng)，所以此時(shí)接枝率呈上升趨勢；當(dāng)引發(fā)劑用量繼續(xù)增加時(shí)，引發(fā)產(chǎn)生更多的自由基，同時(shí)鏈終止與鏈轉(zhuǎn)移速率也增大，會(huì)導(dǎo)致接枝反應(yīng)提前結(jié)束，部分丙烯酸會(huì)形成均聚物，從而使接枝率下降。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高親水性聚四氟乙烯微粉的制備及其性能研究[J]. 李會(huì),曾虹燕,邢哲,李榮,高乾宏,王洪龍,吳國忠.  高分子學(xué)報(bào). 2016(09)
[2]高性能改性酚醛樹脂的研究進(jìn)展[J]. 龔艷麗,鄧朝暉,伍俏平,楊新國,李輝.  材料導(dǎo)報(bào). 2013(11)
[3]聚四氟乙烯表面改性技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鄭振超,寇開昌,張冬娜,高攀.  工程塑料應(yīng)用. 2013(02)
[4]硼改性酚醛樹脂的固化及裂解[J]. 陳孝飛,李樹杰,閆聯(lián)生,遠(yuǎn)玉鳳.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2011(05)
[5]聚四氟乙烯表面改性的研究進(jìn)展[J]. 王志超,寇開昌,趙清新,晁敏,張冬娜.  中國膠粘劑. 2009(09)
[6]端羧基丁腈橡膠改性酚醛樹脂的性能研究[J]. 徐新鋒,吳戰(zhàn)鵬,武德珍,金日光.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2009(01)
[7]返滴定法測定PP-g-MAH的接枝率[J]. 肖祥雄,張興華.  化工之友. 2007(09)
[8]低溫等離子體引發(fā)PTFE膜接枝丙烯酸固定化酶研究[J]. 劉小沖,孫巨峰,金文,雒新峰,逯紅杰.  材料導(dǎo)報(bào). 2007(01)
[9]PTFE超細(xì)顆粒的表面活化與化學(xué)接枝[J]. 郎需慶,馬紅欽,譚欣,朱慧銘.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2005(07)
[10]聚四氟乙烯射頻等離子體表面改性研究[J]. 劉際偉,高曉敏,馮敏.  表面技術(shù). 2004(01)



本文編號：3406520