現(xiàn)在到處可見樹脂瓦的靚麗身影,隨著生活水平的提高對于住宅的要求也越來越高,樹脂瓦不僅而且造型美觀漂亮。
穿梭在高速旁小村莊的屋面上不斷閃過樹脂瓦的身影,古老的村莊與現(xiàn)代化色彩鮮艷的樹脂瓦相互交織,別有一番風味。近些年來國家將工作重心放在了農(nóng)村發(fā)展之中,老百姓也真真切切的體會到了社會發(fā)展帶來的甜頭。作為衣食住行中重要的一環(huán),住房的提升也是老百姓生活水平提升的重要標志。
以其重量輕、安裝方便、防腐蝕、外觀精美等等優(yōu)點脫穎而出。
本文研究了低粘度液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹脂的合成工藝條件對樹脂性能的影響因素。雙酚F型環(huán)氧樹脂合成的工藝條件:環(huán)氧氯丙烷(ECH)/雙酚F(BPF)=10/1,催化劑為芐基,用量為1,8%(mol/BPF),醚化溫度為75℃,醚化時間為6,0h,閉環(huán)時間為1,0~1,5h,堿過量2%。
雙酚F型環(huán)氧樹脂芐基共縮聚
雙酚F型液態(tài)環(huán)氧樹脂具有較低的粘度,使用工藝性好,固化物耐腐蝕性等特點[1-3],且其固化物的力學性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂相當,但是固化后交聯(lián)密度高,存在內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆,耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性、耐開裂性和耐濕熱性較差等缺點[4-6]。為此,國內(nèi)外學者對環(huán)氧樹脂進行了大量的改性研究,取得了豐碩的成果。與國外相比,我國生產(chǎn)的雙酚F環(huán)氧樹脂在粘度、性能等方面還有很大的差距,因此進一步研究雙酚F環(huán)氧樹的生產(chǎn)工藝條件是很有價值的。本文對雙酚F型環(huán)氧樹脂進行了合成,并對其進行了改性研究。
實驗部分
(一)主要儀器設(shè)備及試劑
試劑:環(huán)氧氯丙烷均為工業(yè)品,,四丁基,芐基為分析純試劑。
儀器:日本島津FTIR-8700紅外光譜儀(4000~400cm-1),產(chǎn)XT4雙目顯微熔點測定儀(溫度計未經(jīng)校正)。
(二)實驗的合成原理
1、雙酚F的合成原理;
2、雙酚F環(huán)氧樹脂的合成合成原理;
環(huán)硫樹脂與環(huán)氧樹脂在結(jié)構(gòu)上十分類似,但又由于其結(jié)構(gòu)的性,除了具有環(huán)氧樹脂所具備的一些優(yōu)能,還能夠在低溫下快速固化,與金屬有良好的粘接,高的折射率等,因此,在低溫快速固化、基材粘接以及光學樹脂材料等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用,研究環(huán)硫/環(huán)氧樹脂具備廣闊的應(yīng)用前景。
實驗過程中,制備低粘度的雙酚F環(huán)硫/環(huán)氧樹脂體系,有效地避免了樹脂體系在操作中粘度大、流動性差的缺點。分別選擇兩類固化劑,胺類和酸酐類,對樹脂/固化劑體系進行詳細的探究。本論文主要工作如下:
以雙酚F環(huán)氧樹脂和硫氰酸鉀為主要原料制備了目標產(chǎn)物雙酚F環(huán)硫/環(huán)氧樹脂。通過FTIR、1HNMR、元素分析等手段表征合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu),并建立了紅外工作曲線、核磁譜圖兩種分析方法,對合成產(chǎn)物進行環(huán)硫含量的定量分析。其中,合成的產(chǎn)物環(huán)氧轉(zhuǎn)化率為67%。
其次,環(huán)硫樹脂與環(huán)氧樹脂相比,具有更大的環(huán)張力,因此,活性更大、更容易開環(huán),發(fā)生聚合反應(yīng)。本文采用非等溫DSC法研究了環(huán)硫基團含量分別為15%和50%的雙酚F環(huán)硫/環(huán)氧樹脂/酸酐體系的固化反應(yīng)動力學,采用Malek法判定機理函數(shù),采用Kissinger法和等轉(zhuǎn)化率法求解體系的活化能、求解動力學參數(shù),建立了動力學方程,并進行模擬。結(jié)果表明兩體系均符合SB(m,n)模型。接著,對不同環(huán)硫含量的雙酚F環(huán)硫/環(huán)氧/酸酐體系的力學性能進行測試,結(jié)果表明,隨著環(huán)硫含量的增加,體系的拉伸強度與斷裂伸長率變化不大,對Cu的粘接性能變好,對Al的粘接性能變差。
再次,環(huán)氧基團和環(huán)硫基團開環(huán)后分別形成羥基(或者氧負離子)和巰基(或者硫負離子),二者活性差別大,可能導(dǎo)致固化物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生差異,因此,本文進一步針對固化物的結(jié)構(gòu)展開研究,分別采用環(huán)硫含量為15%和50%的雙酚F環(huán)硫/環(huán)氧樹脂,與不同化學計量比的胺和酸酐進行配比,采用DSC、DMTA等對固化物進行玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、模量的表征。結(jié)果表明,四個樹脂體系均是隨著固化劑用量的減少(從化學計量比減小到小化學計量比),玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和模量出現(xiàn)的趨勢。說明巰基-SH或者硫負離子-S-,對于樹脂體系有非常重要的影響,隨著樹脂體系中,環(huán)硫含量的增加,樹脂體系的固化反應(yīng)速率提高,樹脂固化體系更易形成密集的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。