Nhựa phenol-formaldehyde (Copolyme phenol-fomanđehit) CAS: 9003-35-4

Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng hỗn hợp xúc tác—gồm axit p-toluenesulfonic và axit photphoric (V)—đến các tính chất nhiệt của nhựa phenol-formaldehyde (PFR) và vật liệu composite phenol-formaldehyde-carbon (PFCC). Xúc tác đóng vai trò thúc đẩy quá trình đóng rắn và tạo liên kết ngang trong quá trình sản xuất composite, nhưng hàm lượng của nó lại ảnh hưởng đáng kể đến hành vi nhiệt: tỷ lệ xúc tác cao hơn làm giảm độ khuếch tán nhiệt (lên đến 18,2% đối với PFCC và 2,8% đối với PFR), đồng thời làm thay đổi độ giãn nở nhiệt và nhiệt dung riêng biểu kiến. Bản thân loại nhựa này, được tạo thành từ phenol và formaldehyde (CAS 9003-35-4), đóng vai trò là nền polymer nhiệt rắn, trong khi các sợi carbon (sử dụng kiểu dệt chéo 2/2 của hãng Toray Industries) đóng vai trò gia cường cho composite nhằm cải thiện độ bền cơ học và kiểm soát dòng nhiệt. Các kết quả chính cho thấy đối với các ứng dụng cách nhiệt, hàm lượng xúc tác cao hơn là lựa chọn ưu tiên nhờ độ khuếch tán nhiệt thấp hơn, trong khi hàm lượng xúc tác thấp hơn lại mang lại độ ổn định hình học tốt hơn. Các vật liệu được phân tích đặc tính thông qua phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TG/DTA), đo độ khuếch tán nhiệt (LFA), đo giãn nở nhiệt (DIL) và đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) trong dải nhiệt độ từ -40°C đến 550°C; kết quả cho thấy việc bổ sung xúc tác làm thay đổi cấu trúc nhựa và dịch chuyển nhiệt độ của các phản ứng tỏa nhiệt trong quá trình nhiệt phân.

Nghiên cứu này đã tổng hợp và xác định đặc tính của nhựa phenol–formaldehyde (PF) dạng resol được biến tính bằng 2,5 và 5,0% khối lượng polymethylhydrosiloxane (PMHS), tạo thành mạng lưới lai hữu cơ–vô cơ thông qua phản ứng giữa các nhóm Si–H của PMHS và các nhóm hydroxyl của nhựa, điều này đã được xác nhận bằng phương pháp FTIR và ¹H NMR. Nhựa biến tính bằng PMHS thể hiện độ bền nhiệt được cải thiện, với nhiệt độ phân hủy của mẫu chứa 5,0% PMHS tăng lên 483°C (so với 438°C của nhựa nguyên bản) và hiệu suất tạo than ở 800°C tăng lên 57% (so với 38%). Các vật liệu composite gia cường bằng sợi thủy tinh (30–60% khối lượng GF) chế tạo từ nhựa biến tính cho thấy các tính chất cơ học được cải thiện đáng kể; mẫu composite chứa 60% khối lượng GF và nhựa Resol–PMHS 5,0% đạt độ bền kéo, độ bền uốn và độ bền va đập lần lượt là 145±7 MPa, 160±7 MPa và 71±5 kJ/m², vượt trội so với composite không biến tính. Phân tích SEM cho thấy sự cải thiện về độ bám dính tại bề mặt tiếp xúc giữa sợi và nền nhựa, cũng như giảm thiểu hiện tượng tách lớp trong các mẫu composite biến tính.