劉瑞杰(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091;2.中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，南京 210042)

首先利用多聚甲醛與苯酚為原料制備甲階酚醛樹脂，探討了多聚甲醛/苯酚物質(zhì)的量之比、縮聚反應(yīng)溫度、催化劑加入量對樹脂性能及其可發(fā)性的影響，對合成的甲階酚醛樹脂進(jìn)行物理和化學(xué)測定，結(jié)果表明:采用多聚甲醛與苯酚為原料制備甲階酚醛樹脂完全可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的廢水零排放;甲階酚醛樹脂的合成最佳條件為:多聚甲醛/苯酚物質(zhì)的量之比1.8，縮聚反應(yīng)溫度90℃，催化劑加入量5 g(以100 g苯酚質(zhì)量為基準(zhǔn))，此時(shí)樹脂黏度為2 600 mPa·s、游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.23%、游離苯酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.43%、樹脂相對分子質(zhì)量在250～300左右，熱失重質(zhì)量殘留率在50%以上，樹脂性能皆能較好滿足甲階酚醛樹脂性能要求，且成本較低。

其次，在甲階酚醛樹脂制備工藝的基礎(chǔ)上，利用腰果酚代替部分苯酚制備改性甲階酚醛樹脂，研究腰果酚替代量對改性甲階酚醛樹脂性能及其泡沫性能的影響，并利用DSC分析方法對腰果酚改性甲階酚醛樹脂進(jìn)行固化動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)果表明:用腰果酚增韌酚醛泡沫，可以明顯改善酚醛泡沫的力學(xué)性能，且生產(chǎn)成本相對于基礎(chǔ)甲階酚醛樹脂明顯降低;當(dāng)腰果酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí):樹脂黏度4 650 mPa·s，游離苯酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.15%，游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.68%，酚醛泡沫的彎曲強(qiáng)度達(dá)到最佳值0.25 MPa，壓縮強(qiáng)度達(dá)到最大值0.20 MPa，但增韌酚醛泡沫的阻燃性和熱穩(wěn)定性都有所下降;采用DSC研究樹脂固化動(dòng)力學(xué)，得到固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，物質(zhì)的量之比為1.8條件下，腰果酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%樹脂固化反應(yīng)指數(shù)為0.75，固化反應(yīng)活化能為108.5 kJ/mol;腰果酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%樹脂固化反應(yīng)指數(shù)為0.76，固化反應(yīng)活化能為 98.13 kJ/mol。

最后，利用非反應(yīng)型填料氫氧化鋁對腰果酚改性酚醛泡沫進(jìn)行填充改性，探討了氫氧化鋁添加量對腰果酚改性酚醛泡沫性能的影響。結(jié)果表明:阻燃劑氫氧化鋁的引入對酚醛泡沫的臨界氧指數(shù)及力學(xué)性能有較大影響，當(dāng)氫氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，酚醛泡沫性能較好，此時(shí)酚醛泡沫氧指數(shù)為42，提高幅度達(dá)12%，彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度達(dá)到0.30 MPa和0.25 MPa，分別提高了20%和25%;錐形量熱儀分析顯示，隨著氫氧化鋁含量的增加酚醛泡沫的點(diǎn)燃時(shí)間逐漸增大，持續(xù)燃燒時(shí)間逐漸降低;HRR、峰值HRR、平均EHC及峰值EHC隨著氫氧化鋁含量的增加均呈降低趨勢，且峰值HRR對應(yīng)時(shí)間延后;CO和CO2生產(chǎn)率隨著氫氧化鋁含量的增加而增加，但增加幅度不大;THR隨著氫氧化鋁含量的增加而降低。

多聚甲醛;甲階酚醛樹脂;腰果酚:增韌;氫氧化鋁;酚醛泡沫