氫化萜烯基環(huán)氧樹脂及其多元醇衍生物的合成、交聯(lián)反應(yīng)與性能研究.pdf

1、本文以松節(jié)油及其合成樟腦等產(chǎn)品的副產(chǎn)物雙戊烯為原料，研究了飽和萜烯基環(huán)氧樹脂的合成及其固化產(chǎn)物性能和環(huán)氧樹脂基多元醇的合成及其交聯(lián)產(chǎn)物的性能。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： 1．以萜烯-馬來酸酐加成物的氫化產(chǎn)物(HTMA)為原料與環(huán)氧氯丙烷(ECH)反應(yīng)合成了氫化萜烯酯型環(huán)氧樹脂(HTME)。通過研究合成反應(yīng)影響因素，確定了HTME最佳合成反應(yīng)條件：酯化反應(yīng)階段，ECH與HTMA摩爾比為10：1，加入HTMA質(zhì)量的1％～1.5％催化劑，在

2、100 ℃左右共沸回流反應(yīng)2 h；閉環(huán)反應(yīng)階段，采用ECH為閉環(huán)溶劑，以固體NaOH閉環(huán)，用量為HTMA摩爾量的1.8～1.9倍，在2 h內(nèi)分批加入，加堿時反應(yīng)溫度為50 ℃，加堿后再反應(yīng)2 h，反應(yīng)溫度為70℃。并經(jīng)FT-IR及NMR光譜表征了HTME的化學(xué)結(jié)構(gòu)為具有橋環(huán)結(jié)構(gòu)的縮水甘油酯型飽和脂環(huán)基環(huán)氧樹脂。該環(huán)氧樹脂為淺黃色透明液體，環(huán)氧值0.35～0.39 mol/100g、黏度1.7 Pa·S(50℃)、酸值<0.5 mg/g。

3、 2．通過DSC熱分析測得HTME與酸酐固化劑甲基六氫苯酐(MeHHPA)的固化反應(yīng)放熱焓為153.5J/g。通過凝膠時間的測定研究了HTME/MeHHPA 體系的固化反應(yīng)活性。經(jīng)FT-IR光譜法定性分析與固化度測定法定量分析，表征了HTME/MeHHPA體系的固化反應(yīng)行為及固化反應(yīng)條件。比較了HTME、TME及環(huán)氧樹脂6101與MeHHPA固化產(chǎn)物的沖擊強度、彎曲強度等機械力學(xué)性能，實驗結(jié)果表明三者的機械性能相似。 3

4、．將HTME與帶活潑氫的(羥基)化合物·(二乙醇胺，N-甲基單乙醇胺，二乙胺)在一定條件下反應(yīng)，制備了3種環(huán)氧樹脂基多元醇，分別為HTME-DEA 多元醇 (羥值300±20mg/g)，HTME-MEA多元醇(羥值260±20 mg/g)，HTME-DeA 多元醇 (羥值200±10 mg/g)。通過合成反應(yīng)影響因素分析，確定了環(huán)氧樹脂基多元醇的最佳合成反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度為60-70℃，反應(yīng)時間為2 h，以無水乙醇為反應(yīng)溶劑，用量為反應(yīng)

5、物總質(zhì)量的40％。采用化學(xué)分析和紅外光譜方法表征了環(huán)氧樹脂基多元醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 4．通過粘度測定、FT-IR．光譜分析方法表征了環(huán)氧樹脂基多元醇與聚二異氰酸酯交聯(lián)反應(yīng)的特性。通過對交聯(lián)反應(yīng)影響因素分析，發(fā)現(xiàn)多元醇分子結(jié)構(gòu)中的叔胺基團可自催化羥基與異氰酸酯基快速反應(yīng)。測定了交聯(lián)固化產(chǎn)物(涂膜)的機械性能和耐液體介質(zhì)性能。實驗結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂基多元醇與聚異氰酸酯交聯(lián)產(chǎn)物具有優(yōu)異的柔韌性、附著力、抗沖擊性能和耐水、耐鹽水、耐堿性能。

6、 本論文的主要創(chuàng)新點如下： 1．利用林產(chǎn)品可再生資源松節(jié)油為原材料合成了具有飽和橋環(huán)結(jié)構(gòu)的萜烯基環(huán)氧樹脂，與通用的雙酚A型環(huán)氧樹脂相比，其分子結(jié)構(gòu)以飽和的橋環(huán)骨架代替了苯環(huán)骨架，因而該環(huán)氧樹脂除具有通用環(huán)氧樹脂優(yōu)良的機械力學(xué)性能，還具有良好的耐紫外、耐候性能。該合成方法工藝簡單，反應(yīng)效果好，產(chǎn)率高。 2．傳統(tǒng)的聚氨酯增韌環(huán)氧樹脂的方法主要是通過形成環(huán)氧樹脂/聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物實現(xiàn)的。該方法涉及環(huán)氧樹脂及其固化劑