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随着绿色环保意识的增强,人们对酚醛树脂提出了更高的要求。虽然酚醛树脂本身具有良好的综合性能,但在实际应用中,其实际使用效果并不是很理想,重要的原因是树脂中游离苯酚和游离甲醛含量过高,在储存和固化过程中游离酚、游离醛会弥散到空气中,对人与自然环境危害较大,而且也对树脂的性能有较大影响,因此合成低游离酚、游离醛和高残炭量酚醛树脂符合目前酚醛树脂整个行业的发展趋势,也将成为当今研究的热点。本文对高阻燃型聚苯乙烯泡沫保温板用热固性酚醛树脂的合成路线、反应条件的优化、改性工艺等开展研究,旨在保证较高的残炭量及综合性能的基础上降低其游离酚、游离醛含量。研究主要通过测定游离酚含量、游离醛含量、树脂活性、粘度和固含量等理化指标的方法,探索酚醛树脂的合成条件,即反应温度、催化剂用量、F/P摩尔比和反应时间对树脂性能的影响,在不考虑交互作用的基础上设计L9(34)正交优化试验确定合成酚醛树脂的工艺配比。分析得出适宜的反应条件为:反应温度在85℃,F/P摩尔比选取1.3,反应时间为2.5h,催化剂用量5g,在真空度为0.08~0.093MPa时,经过3~4h的减压蒸馏,测得树脂的固含量为76~89%,粘度为3000~4000m Pa·s,游离酚含量为4.535%,游离醛含量为0.083%,羟甲基含量为37.237%;傅里叶红外光谱(FTIR)和13C核磁共振(13C-NMR)对树脂结构的分析表明,合成的热固性酚醛树脂中含有高邻位取代结构,固化速度比一般酚醛树脂快3~4倍;热失重(TGA)结果指出,合成的酚醛树脂残炭量为43.3%。在对低游离酚、醛含量的酚醛树脂性能研究的基础上,针对其生产过程中出现的成本较高、产物中残留有害物质含量较高等缺点,本文还对其进行了尿素改性研究。此改性试验将甲醛分两批加入到反应体系中,研究主要以F1/P摩尔比、F2/U摩尔比、催化剂用量百分比、反应温度和反应时间等手段对改性后的酚醛树脂进行研究,研究发现表明,尿素的加入,不仅降低了酚醛树脂的成本,而且尿素可以作为甲醛的消除剂,显著降低改性后酚醛树脂产物中的游离醛含量;通过红外光谱和核磁共振分析得出,用尿素改性后的酚醛树脂(UPF)内部含有活性基团羟甲基,并且酚环与羟甲基脲主要通过亚甲基键相连接,同时成功将N元素引入到酚醛树脂结构中,即以-Ph-CH2-N-和-N-CH2-N-形式存在,这对酚醛树脂阻燃性的提高也有所帮助。