有机硅改性热固性酚醛树脂的合成及应用研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.008

复合材料科学与工程 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (2): 58-64.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.008

有机硅改性热固性酚醛树脂的合成及应用研究

赵聪聪¹, 冯佳佳¹, 安坤华², 李雪雪¹, 刘聪¹, 张琳琪^1*

1.河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;
2.白鸽磨料磨具有限公司,郑州 450001

收稿日期:2024-11-15 出版日期:2026-02-28 发布日期:2026-03-12
通讯作者: 张琳琪(1972—),女,硕士,教授,硕士生导师,研究方向为树脂结合剂和磨料磨具制品研发,linqi_zhang@haut.edu.cn。
作者简介:赵聪聪(1999—),男,硕士研究生,研究方向为热固性酚醛树脂的改性及有机磨具结合剂。
基金资助:
河南省重点研发项目(241111233100)

Synthesis and application of silicone modified thermosetting phenolic resin

ZHAO Congcong¹, FENG Jiajia¹, AN Kunhua², LI Xuexue¹, LIU Cong¹, ZHANG Linqi^1*

1. School of Materials Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001,China;
2. White Dove Abrasives Co., Ltd., Zhengzhou 450001, China

Received:2024-11-15 Online:2026-02-28 Published:2026-03-12

摘要/Abstract

摘要： 本文以3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(KH-907)为改性剂,苯酚、甲醛为单体原料,通过控制加成反应条件,合成N—(3-三乙氧基硅基丙基)苯基氨基甲酸酯中间体,继而与甲醛在碱性催化剂下反应,成功合成有机硅改性酚醛树脂液(IPTES-PF)。通过红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)和差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)对改性酚醛(Phenol-Formaldehyde,PF)的化学结构及其固化行为进行了研究,通过力学性能测试和热重(Thermogravimetric,TG)分析研究了有机硅含量及物料配比对改性PF机械性能和热稳定性的影响。结果表明,KH-907的引入提升了PF的耐热性能。随着改性剂KH-907含量及甲醛摩尔比的增加,有机硅改性PF的力学性能先升高后降低,当KH-907含量为15%,苯酚/甲醛摩尔比为1∶1.8时,有机硅改性PF树脂液的力学性能最佳,拉伸剪切强度为7.06 MPa,剥离强度为328 N/5 cm。有机硅改性PF复合材料的冲击强度以及固结磨具的磨削比在KH-907含量为15%时均达到最大,分别为2.87 kJ/m²和20.91。

关键词: 酚醛树脂, 热固性, 有机硅改性, 耐热性能, 力学性能, 复合材料

Abstract: In this paper, 3-isocyanatopropyl triethoxysilane (KH-907) was employed as a modifier, while phenol and formaldehyde served as monomer raw materials. The intermediate of N-(3-triethoxysilylpropyl) phenyl carbamate was synthesized by controlling the conditions of the addition reaction. Subsequently, this intermediate reacted with formaldehyde under the catalysis of an alkaline catalyst, successfully synthesizing the organosilicon-modified phenolic resin liquid (IPTES-PF). The chemical structure and curing behavior of the modified phenol-formaldehyde (PF) were investigated via fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). The effects of the addition amount of organosilicon and the material ratio on the mechanical properties and thermal stability of the modified PF were studied through mechanical property tests and thermogravimetric (TG) analysis. The results indicated that the introduction of KH-907 enhanced the heat resistance of PF. Moreover, as the content of the modifier KH-907 and the molar ratio of formaldehyde increased, the mechanical properties of the organosilicon-modified PF initially rose and then declined. When the content of KH-907 was 15% and the molar ratio of phenol to formaldehyde was 1∶1.8, the mechanical properties of the organosilicon-modified PF resin liquid were optimal, with a tensile shear strength of 7.06 MPa and a peel strength of 328 N/5 cm. The impact strength of the silicone modified PF composite and the grinding ratio of the consolidated abrasive tool reach the maximum when the content of KH-907 is 15%, which are 2.87 kJ/m² and 20.913, respectively.

Key words: phenolic resin, thermosetting, silicone modification, heat resistance, mechanical property, composites

中图分类号:

TB332

赵聪聪, 冯佳佳, 安坤华, 李雪雪, 刘聪, 张琳琪. 有机硅改性热固性酚醛树脂的合成及应用研究[J]. 复合材料科学与工程, 2026, 0(2): 58-64.

ZHAO Congcong, FENG Jiajia, AN Kunhua, LI Xuexue, LIU Cong, ZHANG Linqi. Synthesis and application of silicone modified thermosetting phenolic resin[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2026, 0(2): 58-64.

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Synthesis and application of silicone modified thermosetting phenolic resin

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