淺析酚醛樹(shù)脂纖維的性能和制備目錄TOC\o"1-3"\h\u4202淺析酚醛樹(shù)脂纖維的性能和制備 158731.1酚醛樹(shù)脂纖維的結(jié)構(gòu)與性能 2113511.1.1結(jié)構(gòu) 2288411.1.2性能 2224841.2酚醛樹(shù)脂纖維的制備工藝 32211.2.1熔融紡絲法 3146771.2.2濕法紡絲法 4183431.2.3靜電紡絲法 5在研究初期酚醛樹(shù)脂纖維的原料是熱塑性酚醛樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)熔融紡絲、交聯(lián)固化處理得到的高度交聯(lián)的高分子化合物（交聯(lián)程度大于85%），曾被評(píng)為1969年度世界合成纖維十大發(fā)明之一ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>任蕊</Author><Year>2013</Year><RecNum>33</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[28]</style></DisplayText><record><rec-number>33</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046011">33</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>任蕊</author><author>皇甫慧君</author><author>王燕</author><author>石磊</author></authors></contributors><auth-address>陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院;</auth-address><titles><title>酚醛纖維及其性能的研究</title><secondary-title>應(yīng)用化工</secondary-title></titles><periodical><full-title>應(yīng)用化工</full-title></periodical><pages>539-542</pages><volume>42</volume><number>03</number><keywords><keyword>酚醛纖維</keyword><keyword>碳纖維</keyword><keyword>活性碳纖維</keyword><keyword>性能</keyword><keyword>應(yīng)用</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1671-3206</isbn><call-num>61-1370/TQ</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[28]。酚醛纖維的強(qiáng)度和彈性在合成纖維中是較低的，但是該纖維具有優(yōu)異的阻燃、絕熱和耐腐蝕等性能，而且結(jié)構(gòu)特殊，成本低廉，可以應(yīng)用在國(guó)防、宇航、冶金工業(yè)等領(lǐng)域中，所以它仍是一種頗具特色的阻燃纖維。酚醛纖維還可以根據(jù)不同用途分別與橡膠、玻璃纖維、碳纖維、高硅氧纖維等復(fù)合成耐焰、絕熱的產(chǎn)品ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>張成</Author><Year>2021</Year><RecNum>31</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[29]</style></DisplayText><record><rec-number>31</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046011">31</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>張成</author></authors></contributors><auth-address>北京彤程創(chuàng)展科技有限公司;彤程新材料集團(tuán)股份有限公司;</auth-address><titles><title>酚醛樹(shù)脂在輪胎中的應(yīng)用進(jìn)展</title><secondary-title>輪胎工業(yè)</secondary-title></titles><periodical><full-title>輪胎工業(yè)</full-title></periodical><pages>195-201</pages><volume>41</volume><number>03</number><keywords><keyword>酚醛樹(shù)脂</keyword><keyword>輪胎</keyword><keyword>增粘</keyword><keyword>補(bǔ)強(qiáng)</keyword><keyword>粘合</keyword><keyword>硫化</keyword></keywords><dates><year>2021</year></dates><isbn>1006-8171</isbn><call-num>11-3478/TQ</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[29]。1.1酚醛樹(shù)脂纖維的結(jié)構(gòu)與性能1.1.1結(jié)構(gòu)從酚醛纖維的化學(xué)組成上看，其由碳、氫、樣組成，且主要是碳元素，大約占了76%，不含其他元素，酚醛纖維是由兩苯酚連接一亞甲基構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橫向交聯(lián)廣泛，分子鏈中含有二亞甲基醚鍵、羥甲基、亞甲基鍵和少量有乙縮醛結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)，屬于無(wú)結(jié)晶、無(wú)取向的體型結(jié)構(gòu)聚合物，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1。圖1.1酚醛樹(shù)脂纖維結(jié)構(gòu)圖1.1.2性能（1）物理性能酚醛樹(shù)脂纖維的物理性能見(jiàn)表1.1表1.1酚醛樹(shù)脂纖維物理性能指標(biāo)性能密度/(g·cm-3)1.27拉伸強(qiáng)度/(kg·m-2)15~20拉伸斷裂伸長(zhǎng)率/%30~50比熱/[J·(g·℃)-1]1.6~1.8熱收縮率(250℃)/%0極限氧指數(shù)/%30~34熱膨脹系數(shù)10×10-6~30×10-6長(zhǎng)期使用溫度/℃15~180（2）阻燃性能酚醛纖維最突出的特點(diǎn)是能暴露在2500℃的火焰中，不延燃且呈現(xiàn)為炭化現(xiàn)象，瞬時(shí)耐超高溫性好。此外，酚醛纖維的三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在任何溫度下都不會(huì)熔融，收縮率很小。（3）耐燒蝕性能與絕熱性能酚醛纖維在耐燒蝕絕熱性能上也有優(yōu)異的表現(xiàn)。酚醛纖維僅含有C、H、O三種元素，在高溫火焰中發(fā)煙量極少且不會(huì)放出有毒氣體，生成產(chǎn)物主要是50%~60%的碳纖維、CO2、CO、和H2O，同時(shí)帶走部分熱量。Economy等制備了三種復(fù)合材料分別是碳纖維與酚醛樹(shù)脂、硅纖維與酚醛樹(shù)脂、酚醛纖維與酚醛樹(shù)脂。在2500°C的高溫下將這三種復(fù)合材料與火接觸，測(cè)其背面溫度，硅纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的溫度為300~400℃，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為700~800℃，酚醛纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的溫度低于100℃，且酚醛纖維/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料的密度最小，質(zhì)量最輕，為0.5g/cm3。（4）耐化學(xué)品腐蝕的性能苯酚纖維具有良好的耐腐蝕性、耐酸性和耐溶劑性。其原因是酚醛樹(shù)脂纖維是具有三位網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，這種結(jié)構(gòu)可以不與大多數(shù)的化學(xué)藥劑反應(yīng)。1.2酚醛樹(shù)脂纖維的制備工藝通常酚醛樹(shù)脂纖維是利用熔融紡絲法來(lái)進(jìn)行制備，這種技術(shù)在現(xiàn)階段已經(jīng)十分成熟并運(yùn)用于工業(yè)化量產(chǎn)，而濕法紡絲與靜電紡絲等是最近興起的紡絲工藝，其應(yīng)用前景也一片光明1.2.1熔融紡絲法熔融紡絲法是將酚醛樹(shù)脂先進(jìn)行高溫熔融，在熔融之后通過(guò)壓力作用將聚合物熔融體從噴絲口中噴出。然后在空氣中冷卻，再利用固化，最后得到酚醛樹(shù)脂纖維。其具體制備方法是將分子量為800~1000左右的熱塑性酚醛樹(shù)脂與10%尼龍6混合熔融，然后在甲醛、鹽酸中通過(guò)固化反應(yīng)交聯(lián)成不溶不熔的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛纖維，其具體工藝流程如圖1.2所示圖1.2熔融紡絲制備酚醛纖維工藝流程圖如楊桂林ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>楊桂林</Author><Year>2019</Year><RecNum>32</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[30]</style></DisplayText><record><rec-number>32</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046011">32</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>楊桂林</author><author>于俊榮</author><author>王彥</author><author>諸靜</author><author>胡祖明</author></authors></contributors><auth-address>東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;</auth-address><titles><title>熔融紡酚醛纖維快速交聯(lián)固化工藝研究</title><secondary-title>合成纖維工業(yè)</secondary-title></titles><periodical><full-title>合成纖維工業(yè)</full-title></periodical><pages>1-5</pages><volume>42</volume><number>03</number><keywords><keyword>酚醛纖維</keyword><keyword>快速固化</keyword><keyword>鹽酸-甲醛交聯(lián)浴</keyword><keyword>預(yù)處理</keyword><keyword>工藝</keyword><keyword>結(jié)構(gòu)</keyword><keyword>性能</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1001-0041</isbn><call-num>43-1139/TQ</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[30]等通過(guò)熱塑性酚樹(shù)脂的熔化法生產(chǎn)酚類(lèi)纖維。將一次酚纖維浸入鹽酸甲醛混合物中，在室溫下提前一定時(shí)間處理，然后快速加熱交聯(lián)。溶液在某個(gè)溫度下穿過(guò)酚纖維并快速加熱2h，以獲得快速溶解的網(wǎng)狀物酚纖維。中科院山西煤化所采用商用酚醛樹(shù)脂為原料，利用傳統(tǒng)熔融紡絲工藝，再將產(chǎn)品固化來(lái)制得酚醛樹(shù)脂纖維，并針對(duì)制備過(guò)程中存在的問(wèn)題開(kāi)始了以高鄰位、高分子量熱塑性酚醛樹(shù)脂為原料紡制酚醛纖維的研究，同時(shí)進(jìn)行了改性酚醛纖維的研究和用于超級(jí)電化學(xué)電容器電極材料的酚醛基活性炭纖維的研制。1.2.2濕法紡絲法濕法紡絲是將酚醛樹(shù)脂溶液從紗板中提取出來(lái)，然后在凝固浴中溶解，最后進(jìn)行熱連接，得到具有本體結(jié)構(gòu)的酚醛纖維ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Periadurai</Author><Year>2010</Year><RecNum>43</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[31]</style></DisplayText><record><rec-number>43</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046016">43</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Periadurai,T.</author><author>Vijayakumar,C.T.</author><author>Balasubramanian,M.</author></authors></contributors><titles><title>ThermaldecompositionandflameretardantbehaviourofSiO2-phenolicnanocomposite</title><secondary-title>JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis</full-title></periodical><pages>244-249</pages><volume>89</volume><number>2</number><keywords><keyword>Phenolicresin</keyword><keyword>SiO</keyword><keyword>Nanocomposite</keyword><keyword>Thermogravimetry</keyword><keyword>Gaschromatography–massspectrometry</keyword><keyword>Flameretardance</keyword></keywords><dates><year>2010</year><pub-dates><date>2010/11/01/</date></pub-dates></dates><isbn>0165-2370</isbn><urls><related-urls><url>/science/article/pii/S016523701000121X</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>/10.1016/j.jaap.2010.08.010</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[31]，其工藝流程如圖1.3圖1.3濕法紡絲制備酚醛纖維工藝流程圖如鄭爽ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>鄭爽</Author><Year>2000</Year><RecNum>36</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[32]</style></DisplayText><record><rec-number>36</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046011">36</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>鄭爽</author></authors></contributors><auth-address>青島大學(xué)!青島266071</auth-address><titles><title>酚醛纖維紡線(xiàn)原液的合成研究</title><secondary-title>青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版)</secondary-title></titles><periodical><full-title>青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版)</full-title></periodical><pages>33-34</pages><number>02</number><keywords><keyword>酚醛纖維</keyword><keyword>酚醛樹(shù)酯</keyword><keyword>表觀粘度</keyword><keyword>交聯(lián)</keyword></keywords><dates><year>2000</year></dates><isbn>37-5044/TS</isbn><call-num>37-5044/TS</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[32]研究了酚醛樹(shù)脂纖維的紡絲原液以用于利用濕法紡絲來(lái)制備酚醛纖維，通過(guò)改變催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度幾個(gè)重要合成參數(shù)找到了適合于濕法紡絲的酚醛樹(shù)脂的合成條件。1.2.3靜電紡絲法靜電紡絲的原理是，在高壓靜電場(chǎng)中，隨著電壓的升高，液體電解質(zhì)在液體表面形成錐形液滴，稱(chēng)為泰勒錐，然后從錐尖延伸到纖維的形成，最后，它被粘合成直徑幾微米到十納米的纖維。王磊ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王磊</Author><Year>2012</Year><RecNum>34</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[33]</style></DisplayText><record><rec-number>34</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5e55ax2rntpxa9e50rcxaat8dx2xsp9ed0z5"timestamp="1621046011">34</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>王磊</author></authors><tertiary-authors><author>黃正宏,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>靜電紡絲制備酚醛基碳纖維氈及其電容式脫鹽性能</title></titles><keywords><keyword>酚醛樹(shù)脂</keyword><keyword>靜電紡絲</keyword><keyword>帶狀碳纖維</keyword><keyword>酚醛纖維</keyword><keyword>電容式脫鹽</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><publisher>清華大學(xué)</publisher><work-type>碩士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[33]等采用當(dāng)前市場(chǎng)上在廣泛銷(xiāo)售的可溶性酚醛樹(shù)脂作為制備纖維的前驅(qū)體，用酚醛熱塑性樹(shù)脂、酚醛恒溫樹(shù)脂及其混合物的溶液電鍍聚苯纖維。硬化過(guò)程的研究表明，高比例的酚醛熱塑性樹(shù)脂硬化與停滯的解決方案和熱硬化。阻塞解決方案后，纖維變得緊湊，柔韌性降低；而在分階段加熱的時(shí)候，纖維不僅可以充分交聯(lián)而且具有松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和良好的靈活性。馬海紅ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>馬海紅</Author><Yea