1. 研究目的与意义
随着能源问题的日益严峻, 价格低廉的天然纤维素类材料越来越受到工业和科研人员的关注。纳米纤维素作为天然纤维素最基本的增强单元,不仅具有天然纤维的低毒性、可再生和生物降解性，还具有高结晶度、高活性以及比凯芙拉纤维高的杨氏模量。近些年来利用天然纤维素中提取的纳米纤维素制造高性能的复合材料成为热点研究之一。其独特的外观形态和结晶结构所导致的突出的机械性能可用于对天然酚醛树脂基材的增韧和增强。而且将纳米纤维素材料引入酚醛树脂不但能改善其力学性能,而且可以减少树脂的用量, 降低成本。但是目前利用纳米纤维素作为增强相的研究主要集中在对聚氨酯、聚乳酸等材料的增强方面，而将纳米纤维素用于酚醛树脂的增韧改性的研究还比较少，特别是纳米纤维素对酚醛树脂的增韧机理还有待进一步的探索研究。
2. 国内外研究现状分析
酚醛树脂是由酚类和醛类化合物在酸性（或碱性、中性）催化剂作用下经缩聚反应得到的聚合物，其中苯酚-甲醛树脂是酚醛树脂中最典型、应用最广泛的一种。酚醛树脂具有良好的物化性能，但是在制备过程中及自身结构上存在一定的缺陷（1）酚醛树脂分子结构中的酚羟基与亚甲基容易被氧化[1]，使其耐热性及耐氧化性降低；（2）固化后，酚醛树脂分子中相邻的两个苯环仅靠亚甲基来连接，使得苯环堆积过于密集，从而影响其韧性；（3）在固化后的结构中会留下一些挥发性物质（如水分、未参与反应的甲醛及苯酚）蒸发后留下的微孔，这些微孔会降低其强度及韧性，而且空气中的水分也会通过其多孔的表面渗入内部，进而影响其耐腐蚀性；（4）酚羟基极易吸水，也会使其制品的电性能、机械性能和耐碱性受到不同程度的影响。因此，尽管酚醛树脂是一类最早合成并实现工业化的重要的高分子树脂，但是其生产过程及自身结构所决定的固化后脆性大、耐热性低和柔韧性低等缺陷，使其在实际应用中受到一定的限制。因而研究人员一直在寻找有效的酚醛树脂的增韧改性方法，以期使材料性能上得到较大改善。
酚醛树脂增韧改性总的发展趋势是高效，低耗，环境友好型。在酚醛树脂中加入纤维、玻璃布、石棉等增强材料来改善酚醛树脂的脆性。目前研究较多的是利用纤维增强酚醛树脂。在酚醛树脂中加入一些纤维增强材料并使其黏结为一个整体，纤维能起到传递载荷的作用，提高树脂的综合性能。Zhou等人利用玻璃纤维优良的力学性能改善酚醛泡沫的冲击强度和热稳定性，在10%玻璃纤维和成核剂的共同作用下，酚醛泡沫的机械强度提高215.6%。Yoonessi等人利用碳纤维作为增强相处理酚醛树脂基材，随着碳纤维含量的增加，酚醛树脂的玻璃化温度和弯曲储能模量得到很大提高。此外，原竹纤维和苎麻纤维也被用于增强酚醛树脂的力学性能[15]。用玻璃纤维作为增强相时，其回收和处理是难以解决的问题；而碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维尽管具有很高的弹性模量，但其价格昂贵，难以在民用设备上得到普遍应用。
3. 研究的基本内容与计划
1.主要研究内容：
本项目拟在优化纳米纤维素的制备路线的基础上，通过在纳米纤维素表面接枝硅烷偶联剂，提高纳米纤维素在酚醛树脂基材中的分散性及界面相容性，进而利用纳米纤维素对酚醛树脂进行增韧改性。
2.研究工作的总体安排及预期进度:
4. 研究创新点
用玻璃纤维作为增强相时，其回收和处理是难以解决的问题；而碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维尽管具有很高的弹性模量，但其价格昂贵，难以在民用设备上得到普遍应用。
纳米纤维素作为天然纤维素最基本的增强单元,不仅具有天然纤维的低毒性、可再生和生物降解性，还具有高结晶度、高活性以及比凯芙拉纤维高的杨氏模量。将纳米纤维素材料引入酚醛树脂不但能改善其力学性能,而且可以减少树脂的用量，降低成本。
