目前含碳耐火材料仍广泛采用酚醛树脂作为结合剂。该树脂与焦油沥青结合剂相比具有热硬性、强度高、残碳率较高、环境污染小等优点；但其热分解温度和抗氧化能力较差。因此对现有酚醛树脂结合剂进行耐热改性是目前耐火制品生产企业和相关科研院所所研究的重点。中南民族大学与武汉科技大学的研究人员采用先将纳米炭黑粒子经混酸表面氧化，使其表面富含有机官能团，然后利用共混法原位生成改性酚醛树脂。利用TG-DTAIR和FESEM对改性树脂进行了热分析和结构分析。
    苯酚、甲醛、氢氧化钠、硫代硫酸钠、溴化钾、溴酸钾、碘化钾、浓硝酸、浓盐酸、苯、炭黑、乙酸（冰醋酸）和乙二醇。使用常规实验室合成仪器。按n（苯酚）∶n（甲醛）=1∶1.25，称取苯酚150g和161.5 g浓度为37%的甲醛溶液于500 mL的三口烧瓶中，边搅拌边加入在30 mL无水乙醇溶液中超声波振荡1h的氧化炭黑3.11~5.55 g，然后滴加含0.048 moL的NaOH溶液，用油浴加热。反应液加热搅拌至50℃后控制升温速度在5 min内不超过3 ℃。反应到达90 ℃时开始记时，并恒温反应2.5 h后加醋酸中和至pH=6.5~7.0，最后真空脱水，再配入20 mL乙二醇搅拌均匀后装样备用。
    将少量改性炭黑放入装有无水乙醇的小试管中，用超声波振荡30 min后形成混合较均匀的悬浮液，将1~2滴悬浮液滴在微栅网上，待乙醇完全挥发后，采用透射电子显微镜（TEM）观察。分别取少许普通酚醛树脂和纳米炭黑改性酚醛树脂经205 ℃固化1 h后用玛瑙研钵研磨成粉状后进行IR和TG-DTA分析。将待检测酚醛树脂样品经800 ℃炭化后，利用场发射扫描电镜对产物的形貌进行观察。
    结果显示：表面改性的炭黑大多呈颗粒状，且分布比较均匀，粒径为20~30nm，基本无团聚。经过改性的纳米炭黑表面富含有机官能团，从而达到使无机纳米炭黑粒子与酚醛树脂的表面性能相匹配，提高2者的相容性、湿润性、反应性和粘接性；2）表面改性纳米炭黑的加入量为3%时，酚醛树脂的残碳率达到最大，比普通酚醛树脂高出近7个百分点，保证了在升温焦化过程中具有较高的残碳量；3）从IR分析来看，表面改性纳米炭黑粒子与酚醛树脂分子链以物理吸附和化学结合2种方式相连接；4）通过TG-DTA分析，表面改性纳米炭黑改性的酚醛树脂从烧蚀失重率、热解温度、酚醛树脂碳氧化温度等都比普通酚醛树脂有很大改善，热分解温度提高了约170 ℃，碳氧化温度提高了约178.3 ℃；5）FESEM照片显示炭黑改性酚醛树脂炭化过程平稳，表面粗糙度较大。
（摘编自《粘接》2011，№5）