改性酚醛树脂裂解动力学与裂解产物研究开题报告

全文总字数：4368字

1. 研究目的与意义（文献综述）

酚醛树脂最主要的特征就是耐高温性，它在高温下能够很好地维持其结构的整体性和尺寸的稳定性，因此广泛应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，模压材料，c/c材料，高性能粘结剂等。目前，酚醛树脂在各个行业被广泛应用。它由于具有优异的耐瞬时高温烧蚀性能，已成为航天飞行器、火箭、导弹等热防护材料的首选基体树脂。因为酚醛树脂炭化时对环境污染小,粘度低,热收缩率小,成炭强度大,可以将酚醛树脂转化为树脂基体炭,从而用于制备碳/碳复合材料。由于其价格低廉、阻燃性好、燃烧时发烟量小，烟雾毒性相对于其他复合材料产生的烟雾，特别是那些含有某些卤化阻燃剂的烟雾要低得多等特点，近年来在交通、建筑施工、隧道等需要严格防火的场所得到了越来越多的应用。用酚醛层压塑料制备的复合材料具有优异阻燃性能，可用作导弹的热防护层、火箭喷嘴等。耐热性良好是酚醛树脂广泛应用的重要原因。

w.m.jackson提出酚醛树脂是按照氧化热解方式进行的，他认为氧来自于酚醛的热解产物，分子链中的亚甲基氧化变成羰基，进一步反应产生甲烷、一氧化碳、二氧化碳、苯酚等主要产物，并预测氢原子不是氢气产生的来源。k.ouchi认为酚醛树脂裂解可以分为三个阶段，各阶段反应在温度上交叉重叠。在第一阶段，酚醛树脂的酚羟基与酚羟基或亚甲基之间发生缩合反应，进一步交联，产生h2o；在第二反应阶段，交联被破坏，亚甲基和醚键断裂，产生甲烷、氢气和一氧化碳；在第三阶段，氢原子从环结构中被剥离，氢气被释放出来。parker提出了一种机理，认为处于酚醛网状结构边缘的缺陷部位首先脱离，生成苯酚和甲基苯酚，保留了最初聚合物结构中的所有芳香碳。这种机理认为直到裂解的最后阶段才有水的生成。ouchi和jackson理论相对完整，但在早期裂解过程产生水的反应中存在矛盾。而parker的理论认真直到裂解过程的后期才有水的生成。ouchi预测二苯醚交联是由于水的参与反应而形成的，jackson预测它是由羰基交联形成的。此外，ouchi机制涉及到氢气体在热解后期的反应，而jackson则认为氢永远不能作为一种气体存在于裂解反应体系中。parker机理预测了在裂解反应初期苯酚和甲基苯酚的演变，而ouchi机理和jackson机理都没有。这三种机理研究的都是普通酚醛树脂，并没有涉及到改性酚醛树脂。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计的基本内容

将改性酚醛树脂进行热固化制备出浇注体，在惰性气体和空气两种气氛下分析其热解行为。通过热重-质谱联用分析（tg-ms），利用高斯分峰法，划分裂解阶段并计算反应活化能；然后在不同温度下对改性酚醛进行裂解色谱分析，判断酚醛裂解过程中产生的有机产物，探究其裂解机制；对不同气氛下的酚醛裂解烧蚀残余产物进行傅里叶转换红外光谱分析，判断裂解过程中基团的变化。在此基础上，得到了改性酚醛树脂在的热分解反应方程，并分析了它们不同温度段的反应机理。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－5周：按照设计方案，制定与分析方案，熟悉软件。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈怡元,邹正光,龙飞.碳化钛基金属陶瓷的合成及其应用研究现状[j].钛工业进展,2007(03):5-9.

[2]张丽珍,蒋凡.碳化钛基金属陶瓷火箭喷管的研究[j].华中工学院学报,1981(01):153-158.

[3]孙家枢,王志奇,赵捷,宁保群.硅化物-镍铁合金/碳化钛金属陶瓷的制备、组织结构与性能[j].硅酸盐学报,2003(07):645-649 668.