维普资讯 http://www.cqvip.com 第３６卷第１期 贵州工业大学学报（自然科学版） Ｖｌｏ１．３６ Ｎｏ。１ ２００７年２月 ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＧＵＩ删ＩＵＮ ＴＹ０Ｆ ＯＧＹ Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２００７ （Ｎａｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｉｔｏｎ） 文章编号：１００９—０１９３（２００７）０１—００１９—０３ ２Ｏ３和ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂的热稳定性研究 喻丽华，何林，闰建伟 （贵州大学机械工程与自动化学院，贵州贵阳５５０００３） 摘要：分剐用Ａｌ２０３和ＳｉＣ两种纳米粒子对纯酚醛树脂进行共混改性，共混前用超声波对纳 米粒子进行物理分散，用偶联荆进行表面化学改性，以获得纳米粒子分散良好、界面结合良好 的纳米改性酚醛树脂：根据改性酚醛树脂的ＤＴＡ—ＴＧ试验结果分析其热稳定性。结果表明： 用ＫＨ一５５０硅烷偶联剂对纳米粒子进行表面改性处理的纳米改性酚醛树脂Ａ０５与Ｓ０５都分 别较未进行纳米粒子表面改性处理的纳米改性酚醛树脂Ａ０５Ｇ与Ｓ０５Ｇ的热稳定性提高要 大：当温度低于４２０℃时Ａ０５的热稳定性优于Ｓ０５，当温度高于４２０℃时Ｓ０５的热稳定性优于 Ａ０５；而在整个温度段Ｓ０５的热失重略小于Ａ０５。 关键词：纳米粒子；酚醛树脂；共混改性；热稳定性 中图分类号：ＴＧ１３ 文献标识码：Ａ ０前言 酚醛树脂作为摩擦材料的粘结剂无疑是摩擦材料组成的核心，它的性能直接影响摩擦材料的热衰退性 能，恢复性能、磨损性能和机械性能【１，２】。虽然目前各种酚醛树脂及其改性生成物作为摩擦材料的基体已得 到广泛应用，但仍不能满足高性能摩擦材料要求。通过化学改性手段研究具有较高热稳定性能的酚醛树脂 已成为摩擦材料粘结剂发展的一个重要方向。 若无机材料能在高分子材料中达到纳米级分散，会具有一般传统的复合材料所没有的特性，形成一种 新型材料即聚合物基纳米复合材料【３－５ｌ。聚合物基纳米复合材料因其具有纳米材料的表面效应、量子效 应，并将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性揉和在一起，从而产生许 多特异的性能，在电子学、光学、机械、生物学等领域显示出广阔的应用前景【６．７】。 分别利用Ａ１２Ｃｈ和ＳｉＣ两种纳米粒子对纯酚醛树脂进行共混改性，共混前对纳米粒子用超声波进行物 理分散，用偶联剂进行表面化学改性，以获得纳米粒子分散良好、界面结合良好的纳米改性酚醛树脂材料； 根据改性酚醛树脂的ｃｒｒＡ—ＴＧ试验结果分析其热稳定性。 １实验部分 １．１原料 酚醛树脂为２１２３一Ｐ通用型粉状酚醛树脂；ａ—Ａ１２０３纳米粉为南京海泰纳米技术发展有限公司产品， 粒径≤８０ ｎｒｎ，比表面积＜１０ ｍ２／ｇ；ｐ—ＳｉＣ纳米粉为合肥开尔纳米技术发展有限责任公司产品，粒径＜ ５０ ｎｌ＇ｎ，比表面积＞８０ ｍ２／ｇ；偶联剂为上海耀华化工厂生产的ＫＨ一５５０硅烷偶联剂；溶剂无水乙醇为常用 的分析纯试剂。 １。２样品制备 本文着重针对无机纳米粉体的不同材质、相同含量、是否进行表面改性处理等影响因素进行研究，并按 照系列对比来设计纳米改性酚醛树脂材料配方。 收稿日期：２００６—１０—０２ 基金项目：国家自然科学基金项目（５６４０４０Ｏ５）． 作者简介：喻丽华（Ｉ９７５一），女：工学硕士。实验师。研究方向：汽车铺动材料 维普资讯 http://www.cqvip.com ２０ 贵州 工业大学学报（自然科学版） ２００７年 表ｌ纳米改性酚醛树脂配方列表 注：配方编号Ｆ００是用于作对比试验的纯酚醛树脂，其制备工艺与其他配方相同。 将两组Ａ１２Ｃｈ和两组ＳｉＣ纳米粉（含量均为树脂的５％）各自分别加入无水乙醇和溶有ＫＨ一５５０硅烷偶 联剂的无水乙醇溶液中；超声分散３０ ｍｉｎ；将纯酚醛树脂溶于适量的无水乙醇，然后将其与上述悬浮液共 混，通过强力搅拌使该共混体混合均匀；将上述所得共混物注入模具，在恒温干燥箱中于１２０℃固化１２ ｈ． １．３性能测试 采用德国耐驰ＳＴＡ４０９ＰＧ／ＰＣ型红外一热重联用仪进行差热一热重（ＤＴＡ—ＴＧ）试验，分析纳米改性酚 醛树脂材料的热稳定性，测试条件：升温速度为１０℃／ｒａｉｎ，试样容器是瓷坩埚，介质气氛为静态空气，试样 用量为１６ ，其粒度为１００目。 ２结果与讨论 ２．１表面改性及未改性Ａｌ２ 纳米粒子改性酚醛树脂ＤＴＡ－ＴＧ分析研究 温度，℃ 温度门ｃ 图１表面改性和未改性的Ａ１２Ｃｈ纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂ＤＴＧ—ＴＧ谱图 由表面改性和未改性的Ａ１２Ｃｈ纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂ＤＴＡ—ＴＧ谱图（图１）可知： （１）无论有无对ＡｈＣｈ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂Ａ０５和Ａ０５Ｇ都较纯酚醛树脂 热焓增加；而对米粒子进行表面改性处理的Ａ０５较未进行纳米粒子表面改性处理的Ａ０５Ｇ热焓增加要大， 其所形成的化学键键能较大，热稳定性也较好，这可能是由于【８８硅烷偶联剂的“分子桥”作用使纳米粒子与 Ｊ酚醛树脂以化学键”偶联”起来，获得良好联接的缘故。 （２）无论有无对Ａ１２Ｃｈ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂Ａ０５和Ａ０５Ｇ都较纯酚醛树脂 的失重要小；在２００—５００℃温度段，Ａ０５较Ａ０５Ｇ失重要小，可能是由于Ａ０５中纳米粒子与酚醛树脂形成了 键能较大的化学键；在５００℃以后，Ａ０５较Ａ０５Ｇ失重要大，可能是由于在５５０℃以后Ａ０５发生了硅烷偶联 剂分解的缘故。 ２．２表面改性及未改性ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂ＤＴＡ—ＴＧ分析研究 由表面改性和未改性的ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂ＤＴＡ—ＴＧ谱图（图２）可知： （１）不管有无对ＳｉＣ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂Ｓ０５和Ｓ０５Ｇ都较纯酚醛树脂热 焓增加；而Ｓ０５较Ｓ０５Ｇ热焓增加要大，其所形成的化学键键能较大，热稳定性也较好。 （２）不管有无对ＳｉＣ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂都较纯酚醛树脂的失重要小；在 ２００—５００℃温度段，Ｓ０５较Ｓ０５Ｇ失重要小，可能是由于Ｓ０５中纳米粒子与酚醛树脂形成的键能较大的化学 键；在５００℃以后Ｓ０５较Ｓ０５Ｇ・失重较大，可能是由于Ｓ０５在５５０℃以后发生了硅烷偶联剂分解的缘故。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 ＤＴＡ／（ｕＶ／ｍｇ￣ ３． ３． ２． ２． １． １． ０． 喻丽华，等： ０３和ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂的热稳定性研究 ２１ 一０． 温度 温度 图２表面改性和未改性的ＳＩＣ纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂ＤＴＡ—ＴＧ谱图 ２．３表面改性的Ａｉ２０３和ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂热稳定性对比研究 把经ＫＨ一５５０硅烷偶联剂改性的ＡＪ２ 和ＳｉＣ两种纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂的ＤＴＡ—ＴＧ 谱图进行对比分析研究。 温度 温度 图３表面改性的Ａｌ２０３和Ｓ 纳米粒子改性酚醛树脂及纯酚醛树脂ＤＴＡ—ＴＧ谱图 从表面改性的Ａｌ２（）３与ＳｉＣ纳米粒子改性酚醛树脂的ＤＴＡ—ＴＧ谱图（图３）可以看出： （１）在４２０℃以前Ａ０５的热稳定性较ｓ０５提高要大，在４２０℃以后Ｓ０５的热稳定性较Ａ０５提高要大。 （２）两种纳米改性酚醛树脂Ｓ０５、Ａ０５失重差不多，其中Ｓ０５较Ａ０５失重略小一些。 ３结 论 （１）无论有无对Ａ１２％和ＳｉＣ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂Ａ０５、Ａ０５Ｇ、Ｓ０５和 Ｓ０５Ｇ的热稳定性都较纯酚醛树脂提高；而对纳米粒子进行表面改性处理的Ａ０５与Ｓ０５都分别较未进行纳 米粒子表面改性处理的Ａ０５Ｇ与Ｓ０５Ｇ的热稳定性提高要大。 （２）无论有无对Ａｌ２０３和ＳｉＣ纳米粒子进行表面改性处理，其所得改性酚醛树脂Ａ０５、Ａ０５Ｇ、Ｓ０５和 Ｓ０５Ｇ都较纯酚醛树脂的失重要小。在２００—５００℃温度段，Ａ０５和Ｓ０５分别较Ａ０５Ｇ和Ｓ０５Ｇ失重要小；在 ５００℃以后，Ａ０５和Ｓ０５分别较Ａ０５Ｇ和Ｓ０５Ｇ失重要大。 （３）从ＤＴＡ分析，＜４２０＂Ｃ时Ａ０５热稳定性优于Ｓ０５，＞４２０℃时Ｓ０５热稳定性优于Ａ０５；从其ＴＧ分析， ｓ０５热失重略小于Ａ０５． ． （下转第２５页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 汤德元，等：溶剂浮选法回收湿法磷酸中碘的溶剂选择 Ｂ）配合苯进行碘的提取。 看出，ＡＩＢｌ搭配较好，即宜采用溴化十六烷基三甲基铵（Ｃ 参考文献： ［１］王献科，李玉萍．碘的液膜分离富集与测定［Ｊ］．化学推进剂与高分子材料，２００ｏ（２）：３７—３９． ［２］王［３］牛彤．液膜技术提取碘的研究ＥＪ］．化学通报，１９９５（１）：２８—３０． 盾，王育红，王林山．吸附离子浮选法回收碘的研究［Ｊ］．辽宁化工，１９９８，１１（６）：３１３—３１５． ［４］王廷坚，闫永胜，冯桂荷，等． 苯浮选缔合光度法测定碘的研究ｒＪ］．光谱实验室，２００１，９（５）：６４７—６５０． ［５］刘志明，乐秀毓．溶剂浮选吸光光度法测定碘的研究［Ｊ］．分析化学，１９９０，１８（１）：７８—８０． ［６］汤德元，汤正河，谭蕾．溶剂浮选法净化湿法磷酸中的氟的新工艺［Ｊ］．贵州工业大学学报，２００４，２（１）：７５—７８． Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｉｏｄｉｎｅ ｆｒｏｍ Ｗｅｔ ——ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ ｂｙ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ＦＩＵ ，ＴＡＮＧ【）ｅ—ｙｕａｒｔ２，ＬＩＡＮ ｐｄ－ｃｈａｏ２ （１．Ｇ１ｉ ｌ Ｈ３ｎｇｆＩ】Ｉｎｄｕｓｔｒｙ＆Ｑ葛１１ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇ１ｌｉ Ａｂｓｔｒ￣：Ｔｈｅ 吐ｑ Ｄｅｖｄｏ￣ｅｎｔ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｆｕｑｕａｎ ５５０５０１，Ｃｌａｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ａｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００３，Ｃ托ｍ） ｔｅｓｔ ｖ￣８ｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｒｒａｎ￣。 日ｉｍ朗俗ｔｏ Ｓｉｆｔ ｔｈｅ ｅ－ｈｅｒｏｉｃａｌ ｒｅａｇｅｎｔｓ １ｌｓｉＩ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙｄ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｏｎｄｉ— ｉ０ｄｉＩ ｂｙ ｓｏｌｖｅｎｔ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｗｉｃｅ ｌ＂ｅ￣ｗｅ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａＩ髓口１ｇｅ。 目．ｍ ｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｅ￣ｅｅｔ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｌｄｎｄｓ ０ｆ Ｏｒｇ￣Ｃ ｓｏｌｖｅｎｔ ｈａｓ ｌｅｓｓ ｅ￣ｅｅｔ． ｗｏｏｄｓ：ｓｏｌｖｅｎｔ；ｉｏｄｉｎｅ；ｓｏｌｖｅｎｔ ｌｆｏｔａｔｉｏｎ；ｒｅｏ３ｖｅｒｙ；ｗｅｔ—ｐｒｏｃｅ￣ｐｈ ｃ ａｃｉｄ （上接第２１页） 参考文献： ［１］Ｖ＿ｄｍａｎＡＰ，Ｖ＇￣ｈｗａｍｔｈＢ，Ｋａｒｍｓｗ￣ＲＣＶＳ．Ｅｆｆｅｃｔ ０ｆ ｒｅｓｉｎｎｘｘｌｉｉｆｃａｔｉｏｎｏｎ￣ｃｔｉｎ ｏａｎｄｗ瞰０ｆ ａＳｓ Ｈｄｊｃ ｃ￣ｏｄｔｅｓ．Ｗｅａｒ， １９９６，１９３（２）：１９３—１９８： ［２］Ｔａｎａｋａ Ｖ，Ｕｅｄａ Ｓ，Ｎ（ｇｕｄ Ｎ．Ｆｕｎｄｍ￣ｔａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｎ ｏｔｈｅ［￣ｄｋｅ ｆｒｉ￣ｏｎ ｏｆ ｒｅｓｎｉ ｜自ｄ ｆｒｉ￣ｏｎ ｒｍｔｅｆｉａ１．Ｗｅａｒ，１９７３，２３（４）：３４９—３６５． ［３］张立德，牟季美．纳米材料与纳米结构，科学出版社，２００１． ［４］张立德．纳米材料研究现状特点和发展趋势［Ｍ］．北京：中国高等技术出版社，２０００，（３）：１３． ［５］沈春银，章忠秀．聚合物／纳米粒子复合材料的制备及分散稳定机理［Ｊ］．化学与粘合，２０００，（４）：１７８－１８１． 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