摘要：以碳酸钠为催化剂，首先利用苯酚和甲醛水溶液合成水杨醇，水杨醇进一步与硼酸反应生成硼改性PF(酚醛树脂);然后以残炭率为考核指标，采用单因素试验法探讨了催化剂类型、醛酚比、硼酚比和合成水杨醇的反应时间等对硼改性PF 性能的影响，并优选出制备硼改性PF 的最佳工艺条件。研究结果表明：当合成水杨醇的反应时间为2.0 h、n(苯酚)∶n(甲醛)∶n(硼酸)=1∶(1.7~2.0)∶0.3和以碳酸钠作为催化剂时，硼改性PF 的800 ℃残炭率(65.88%)相对最高，由其制成的异型Si3N4 结合SiC 材料和捣打料均具有良好的应用性能。

关键词：酚醛树脂;硼酸;耐高温;改性;耐热性

中图分类号：TQ323.1 文献标志码：A 文章编号：1004-2849(2014)01-0022-05

0· 前言

耐高温树脂在耐火材料、超硬材料、磨料磨具、摩擦材料、航空航天材料、绝热材料和绝缘材料等领域中得到广泛应用，而这些领域的发展离不开耐高温树脂的高性能化。随着工业技术的不断进步，传统耐高温树脂已不能适应某些特殊领域的使用要求[1-2]。PF(酚醛树脂)的分子链中含有大量苯环，具有性能稳定和力学强度高等优点，但其仍存在着脆性大、吸水率高和收缩率大等缺点。因此，利用各种技术对PF进行改性，以提高或强化其某些方面的性能，已成为该研究领域的重要课题之一[3-8]。

提高PF 耐热性的方法主要有烷基酚或苯基酚改性、稀有元素(如钼、钨和有机硼等)改性、有机硅改性、与其他含杂原子的高分子材料[如EP(环氧树脂)、聚酰胺和聚酰亚胺等]共聚改性或共混改性等。在上述改性中，有机硼改性是最经济的方法之一。因此，本研究以碳酸钠为催化剂，首先利用苯酚和甲醛水溶液合成水杨醇，水杨醇进一步与硼酸反应合成硼改性PF。通过探讨催化剂类型、醛酚比、硼酚比和合成水杨醇的反应时间等对改性树脂性能的影响，优选出制备满足使用要求的改性树脂之最佳工艺条件，以期为该领域的后序研究提供有效的参考依据。

1· 试验部分

1.1 试验原料

1.2 试验仪器

1.3 试验制备

1.3.1 硼改性耐高温PF的合成[3]

在装有电动搅拌器的500 mL四口烧瓶中，加入计量的甲醛、苯酚和碳酸钠，油浴升温至70~75 ℃，反应2 h;然后加入计量的硼酸，升温至100~104 ℃，回流3 h;降温至80 ℃，真空脱水至所需黏度时出料即可。

1.3.2 采用硼改性PF制备异型Si3N4结合SiC材料

向骨料(Si3N4、SiC 等)中加入3%~8%的硼改性PF(作为胶粘剂使用)，混碾后采用等静压成型技术制备最终产品。

1.3.3 采用硼改性PF制备铁沟捣打料

捣打料(主要用于炼铁厂高炉出铁沟上)既要经受1 500 ℃以上的高温和铁水的冲刷，又要经受高炉渣的侵蚀，故其使用条件十分苛刻;另外，捣打料性能的好坏直接影响着高炉的生产质量。因此，捣打料中所用原材料主要有高铝料、刚玉、SiC、沥青和石墨等。本研究以2%硼改性PF 和X%普通热固性PF 作为胶粘剂(X 是变量)，制备(X+2)%热固性PF(相对于总物料质量而言)。首先依次加入骨料、胶粘剂和粉料至混砂机中，混....