實(shí)驗(yàn)一-雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的制備與固化

-PAGE6-雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的制備與固化一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解環(huán)氧樹(shù)脂及其制備過(guò)程，熟悉雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)驗(yàn)室制法及固化。2．了解環(huán)氧樹(shù)脂這類(lèi)反應(yīng)的一般原理，并對(duì)這類(lèi)樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用有所認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)原理環(huán)氧樹(shù)脂是指那些分子中至少含有兩個(gè)反應(yīng)性環(huán)氧基團(tuán)的樹(shù)脂化合物。環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)固化后有許多突出的優(yōu)異性能，如對(duì)各種材料特別是對(duì)金屬的粘著力很強(qiáng)，有卓越的耐化學(xué)腐蝕性，力學(xué)強(qiáng)度很高，電絕緣性好，耐腐蝕，等等。此外，環(huán)氧樹(shù)脂可以在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)固化，而且固化時(shí)體積收縮很小。環(huán)氧樹(shù)脂的上述優(yōu)異特性使它有著許多非常重要的用途。廣泛用于粘合劑（萬(wàn)能膠），涂料、復(fù)合材料等方面。環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)繁多，為了區(qū)別起見(jiàn)，常在環(huán)氧樹(shù)脂的前面加上不同單體的名稱(chēng)。如二酚基丙烷（簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A）環(huán)氧樹(shù)脂（由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷制得）；甘油環(huán)氧樹(shù)脂（由甘油和環(huán)氧氯丙烷制得）；丁烯環(huán)氧樹(shù)脂（由聚丁二烯氧化而得）；環(huán)戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂（由二環(huán)戊二烯環(huán)氧化制得）。此外，對(duì)于同一類(lèi)型的環(huán)氧樹(shù)脂也根據(jù)它們的粘度和環(huán)氧值的不同而分成不同的牌號(hào)，因此它們的性能和用途也有所差異。目前應(yīng)用最廣泛的是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的一些牌號(hào)，通常所說(shuō)的環(huán)氧樹(shù)脂就是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。合成環(huán)氧樹(shù)脂的方法大致可分兩類(lèi)。一類(lèi)是用含有環(huán)氧基團(tuán)的化合物（如環(huán)氧氯丙烷）或經(jīng)化學(xué)處理后能生成環(huán)氧基的化合物（如1.3－二氯丙醇）和二元以上的酚（醇）聚合而得。另一類(lèi)是使含有雙鍵的聚合物（如聚丁二烯）或小分子（如二環(huán)戊二烯）環(huán)氧化而得。雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂中產(chǎn)量最大，使用最廣的一個(gè)品種，它是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下反應(yīng)生成的：式中n一般在0到25之間。根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小，環(huán)氧樹(shù)脂可以分成各種型號(hào)。一般低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹(shù)脂的n平均值小于2、軟化點(diǎn)低于50℃，也稱(chēng)為軟環(huán)氧樹(shù)脂；中等相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹(shù)脂的n值在2～5之間、軟化點(diǎn)在50℃～95℃之間；而n大于5的樹(shù)脂（軟化點(diǎn)在100℃以上）稱(chēng)為高分子量樹(shù)脂。相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)軟化點(diǎn)的影響見(jiàn)圖18－1。在我國(guó)相對(duì)分子質(zhì)量為370的產(chǎn)品被稱(chēng)為環(huán)氧618，而環(huán)氧6101的相對(duì)分子質(zhì)量在450至500左右。生產(chǎn)中樹(shù)脂分子量的大小往往是靠環(huán)氧氯丙烷與雙酚A的用量出來(lái)控制的，制備環(huán)氧618時(shí)這一配比為10，而制環(huán)氧6101時(shí)該配比為3。圖18－1環(huán)氧樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量Mr對(duì)軟化點(diǎn)溫度T的影響在環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)中有羥基（>CH－OH）、醚基（－O－）和極為活潑的環(huán)氧基存在。羥基、醚基有高度的極性，使環(huán)氧分子與相鄰界面產(chǎn)生了較強(qiáng)的分子間作用力，而環(huán)氧基團(tuán)則與介質(zhì)表面，特別是金屬表面上的游離鍵起反應(yīng)，注釋1.鹽酸-丙酮法：鹽酸-丙酮法是測(cè)定環(huán)氧值的最常用方法之一。配制鹽酸-丙酮溶液：取1單位體積的鹽酸（AR），加入到40單位體積的丙酮（AR）中，搖勻后置于貼有相應(yīng)標(biāo)簽的試劑瓶中，加蓋待用。2．雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的制備中開(kāi)始滴加要慢些，環(huán)氧氯丙烷開(kāi)環(huán)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)液溫度會(huì)自動(dòng)升高。思考題1．實(shí)驗(yàn)中NaOH是分步加入到反應(yīng)體系中的，有什么好處？為什么不NaOH一次加完？2．下列有三個(gè)粘合劑配方，請(qǐng)比較各配方的特點(diǎn).配方1：環(huán)氧618（又稱(chēng)E－51）樹(shù)脂100份，鄰苯二酸二丁酯20份，Al2O3（300目）100份，乙二胺8份。固化條件：48h/25℃，2～3h/80℃，粘結(jié)鋁可達(dá)到180kg/cm2的室溫剪切強(qiáng)度。配方2：環(huán)氧618樹(shù)脂100份，低分子量聚酰胺100份，石英粉（200目)40份。固化條件：室溫下3d，80℃下3h。粘結(jié)鋁可達(dá)250kg/cm2的室溫剪切強(qiáng)度。配方3：環(huán)氧618樹(shù)脂100份，雙氰胺6份，石英粉（200目）40份。固化條件：150℃下4h（或180℃下2h）。粘鋁片的剪切強(qiáng)度可達(dá)200kg/cm2以上。此配方所用雙氰胺是高溫固化劑