摘 要

酚醛树脂凭借其优异的热稳定性和耐溶剂性能一直吸引着大量的研究兴趣，本文主要研究用氧化石墨烯对酚醛树脂进行改性，以提高其力学性能和耐热性能，让其使用范围更广。实验通过测定酚醛树脂的聚合时间、软化点、流动度、残炭量、红外光谱、DSC和TG，确定纯酚醛树脂在反应温度升高，反应时间增加，产品的分子量会增加，测试的性能也会提升；通过加入不同量的改性氧化石墨烯改性酚醛树脂，树脂的冲击强度和弯曲强度都有明显的提升，且当氧化石墨烯用量为0.5wt%时，树脂的力学性能最佳；热学性能有一定提升，改性树脂残炭率比纯树脂高2.67%，故氧化石墨烯能明显改善酚醛树脂的力学性能和耐热性能。

关键词：酚醛树脂；氧化石墨烯；机械强度；耐热性；残炭量

Abstract

Phenolic resin has attracted a great deal of research interest with excellent thermal stability and solvent resistance. This paper mainly research on the phenolic resin modified with graphene oxide,in order to improve its mechanical properties,thermal stability and range of application.Through the determination of phenolic resin polymerization time, softening point, fluidity, carbon residue, FTIR, DSC and TG,shows molecular weight of pure phenolic resin was increased with reaction temperature and time increases,the performance of the test was inproved.Through adding different amount of modified graphene oxide to phenolic resin,The impact strength and bending strength of the resin has obvious inproved,and the best mechanical properties was achieved at a concentration of 0.5wt%.The improvement of thermal performance is not obvious,Modified resin carbon residue rate was 2.67% higher than the pure resin.So the graphene oxide can significantly improve the mechanical properties and thermal stability of phenolic resin.

Key words：phenolic resin; graphene oxide; mechanical properties; thermal stability; carbon residue

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 酚醛树脂及其研究进展 1

1.1.1 酚醛树脂概述 1

1.1.2 酚醛树脂的研究进展 1

1.2 摩擦材料用酚醛树脂 3

1.2.1 摩擦材料用酚醛树脂的性能要求 3

1.2.2 酚醛树脂的主要技术参数 4

1.2.3 改性酚醛树脂的研究进展 5

1.3 石墨烯的简介 7

1.4 氧化石墨烯简介 7

第2章实验部分 8

2.1 引言 8

2.2 实验原料及仪器 8

2.2.1 实验原料 8

2.2.2 实验仪器设备 9

2.3 实验装置及反应原理 10

2.4 实验步骤 10

2.5 材料性能测试与表征 11

2.5.1 聚合时间的测定 11

2.5.2 流动度的测定 12

2.5.3 软化点的测定 12

2.5.4 残炭量的测定 12

2.5.5 傅里叶红外光谱分析 13

2.5.6 冲击强度测试 13

2.5.7 弯曲强度测试 13

2.5.8 热重分析 13

第3章实验结果 14

3.1 引言 14

3.2 纯酚醛树脂的研究分析 14

3.2.1 温度-时间对纯酚醛树脂聚合时间的影响 14

3.2.2 温度-时间对纯酚醛树脂流动度的影响 15

3.2.3 温度-时间对纯酚醛树脂软化点的影响 15

3.2.4 温度-时间对纯酚醛树脂残炭率的影响 16

3.2.5 温度-时间对纯酚醛树脂力学性能的影响 17

3.3 氧化石墨烯改性酚醛树脂结果分析 18

3.3.1 氧化石墨烯用量对酚醛树脂聚合时间的影响 18

3.3.2 氧化石墨烯用量对酚醛树脂流动度的影响 19

3.3.3 氧化石墨烯用量对酚醛树脂软化点的影响 19

3.3.4 氧化石墨烯用量对酚醛树脂残炭率的影响 20

3.3.5 氧化石墨烯用量对酚醛树脂冲击强度的影响 21

3.3.6 氧化石墨烯改性酚醛树脂红外图谱分析 21

3.3.7 氧化石墨烯改性酚醛树脂的热失重性能 23

第4章结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 26

致谢 28

第1章 绪论

1.1 酚醛树脂及其研究进展

1.1.1 酚醛树脂概述

酚醛树脂的发现可追溯到1872年，德国科家Baeyer发现苯酚-甲醛树脂，在此后100多年的历史中，酚醛树脂都扮演着十分重要的角色，不论是在国防，还是在日常生活中，都占有举足轻重的地位。

酚醛树脂主要是由酚类与醛类，在催化剂的作用下，发生缩聚反应得到。根据酚醛物质的量之比，催化剂的种类以及反应的条件，酚醛树脂可形成两种不同的体系，即热塑性和热固性酚醛树脂。当酚醛比大于1，且在酸性条件下反应，则生成热塑性树脂；反之，酚醛比小于1，且在碱性条件下聚合，则生成热固性树脂。对于热塑性酚醛树脂，其催化剂可选用盐酸，草酸和甲酸，且其不像热固性树脂可加热自行固化，必须加入固化剂（苯胺，六次甲基四胺，三聚氰胺）才能发生固化反应。

酚醛树脂之所以应用如此之广，得益于它独特的性能和优势，例如原料价廉易得，投资少，工艺简单，结构稳定，耐酸耐热绝缘。但是，随着科学技术的高速发展，行业规定的不断提升，对传统的酚醛树脂产生了冲击，为此，对于酚醛树脂的改性研究得到研究者们的关注，通过各种改性剂和改性方法对纯品树脂进行修饰改性，使其力学、热学等各方面的性能得以提升，材料的用途更加广泛^[1]。

1.1.2 酚醛树脂的研究进展

1872年，德国科学家拜耳（A.Baeyer）第一个发现酚醛树脂。

1891年，化学家克莱堡（W.Kleeberg）研究酚醛在浓酸条件下的反应，发现产物不结晶，同时易成为不溶不熔物，降低酸用量后也能生成结晶性化合物。。