环氧树脂的制备-论文.doc

目 录
1 前言 ------4
2 实验部分 4
2.1 实验原理 4
2.1.1 双酚A型环氧树脂的合成原理 4
2.1．2 双酚A型环氧树脂的固化原理--------------------------------------------------5
2.2 实验药品及仪器 5
2.3 实验过程---------------------------------------------------------------------------------6
2.3.1 双酚A型环氧树脂的制备------------------------------------6
2.3.2 双酚A型环氧树脂的固化--------------------------------------6
2.3.3 环氧树脂的环氧值的计算--------------------------------------6
3 实验数据与结果 --7
4 参考文献 8

摘要：环氧树脂是一种热固性树脂，因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性，而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面固化工艺会对环氧树脂固化物的性能产生重要影响。
关键词：环氧树脂，热固性树脂，固化工艺
1 前言
环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应性环氧基团的树脂化合物。环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能，如对各种材料特别是对金属的粘着力很强，有卓越的耐化学腐蚀性，力学强度很高，电绝缘性好，耐腐蚀，等等。此外，环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩很小。环氧树脂的上述优异特性使它有着许多非常重要的用途。广泛用于粘合剂（万能胶），涂料、复合材料等方面。
环氧树脂的种类繁多，为了区别起见，常在环氧树脂的前面加上不同单体的名称。如二酚基丙烷（简称双酚A）环氧树脂（由双酚A和环氧氯丙烷制得）；甘油环氧树脂（由甘油和环氧氯丙烷制得）；丁烯环氧树脂（由聚丁二烯氧化而得）；环戊二烯环氧树脂（由二环戊二烯环氧化制得）。此外，对于同一类型的环氧树脂也根据它们的粘度和环氧值的不同而分成不同的牌号，因此它们的性能和用途也有所差异。目前应用最广泛的是双酚A型环氧树脂的一些牌号，通常所说的环氧树脂就是双酚A型环氧树脂。
合成环氧树脂的方法大致可分两类。一类是用含有环氧基团的化合物（如环氧氯丙烷）或经化学处理后能生成环氧基的化合物（如1.3－二氯丙醇）和二元以上的酚（醇）聚合而得。另一类是使含有双键的聚合物（如聚丁二烯）或小分子（如二环戊二烯）环氧化而得。
环氧树脂固化反应的研究对材料性能的提高与固化工艺的设计十分关键，而相关的环氧树脂固化反应研究的文献报道甚少。为此，本研究选用双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下制备双酚A型环氧树脂。
2 实验部分
2.1 实验原理
2.1.1 双酚A型环氧树脂制备原理

式中n一般在0到25之间。
2.1.2 双酚A型环氧树脂固化原理
应用的固化剂种类很多。不同的固化剂，其交联反应也不同。现以室温下即能固化的乙二胺为例，它是按下列反应进行的：

2.2 实验仪器及药品
2.2.1 实验仪器
表1 实验的主要仪器
仪器名称
仪器型号
生产厂家
循环水式真空泵
SHZ-O
巩义市英峪予华仪器厂
集热式恒温加热磁力搅拌器
DF-101B
上海雷磁仪器厂
电子天平
S210S
北京赛多利斯公司
碱式滴定管
/
天津市泰斯特仪器有限公司
电热套
PTHW
河南裕华仪器有限公司
2.2.2 实验药品
双酚 A ，环氧氯丙烷，丙酮，乙二胺，氢氧化钠等。
2.3 实验步骤
2.3.1 双酚A型环氧树脂的制备
在500mL三口瓶上装好搅拌器、回冷凝管和温度计。加入11.4g（0.05mol）双酚A、46.5g（0.5mol) 环氧氯丙烷，0.25～0.5 mL蒸馏水。称取4.1g（0.11mol）NaOH，先加入l／10量的NaOH〔注1〕并开动搅拌，缓慢加热至80～90℃。反应放热并有白色物质（NaCl）生成。维持反应温度在90℃。约10min后再加入1／10量的NaOH，以后每隔10min加一次NaOH，每次都加NaOH总量的1／10，直至将4.1gNaOH加完。继续反应25min后结束反应。产物为浅黄色。将反应液过滤除去副产物NaCl，减压下蒸馏除去过量的环氧氯丙烷（回收）（60-70℃）。停止蒸馏，将剩余物趁热倒入小烧杯中，得到淡黄色、透明。粘稠的环氧618树脂，产量约15g。
2.3.2 双酚A型环氧树脂的固化
在50mL小烧杯中放入上述环氧618树脂5g，再加入0.5g（树脂的10％）乙二胺，边加边搅拌。搅匀。取出2.5g树脂倒入一干燥的小试管或其他小容器（如瓶子的内盖）中，在40oC水浴下放置2小时，观察结果。
2.3.3 环氧树脂的环氧值的计算
环氧值是环氧树脂的重要性能指标，可用以鉴定环氧树脂的质量，或计算固化剂的用量。
　采用盐酸丙酮法测定该侧链的环氧树脂的环氧值，在锥形瓶中称取0.482g的环氧树脂，准确吸取15mL的盐酸丙酮溶液（须用标准NaOH溶液标定），静置1h，然后加入两滴酚酞指示剂，用0.1mol/L的标准NaOH溶液（须用邻苯二甲酸氢钾标定）进行滴定至粉红色，且30s内不退色。消耗NaOH的体积V2，同时，按上述条件进行空白试验消耗NaOH的体积V1，则环氧值为:

注：1. 盐酸-丙酮法：盐酸-丙酮法是测定环氧值的最常用方法之一。
配制盐酸-丙酮溶液：取1mL盐酸（AR），加入到40mL丙酮（AR）中，摇匀后置于贴有相应标签的试剂瓶中，加盖待用。
2 ．双酚A环氧树脂的制备中开始滴加要慢些，环氧氯丙烷开环是放热反应，反应液温度会自动升高。
3 实验数据与结果
3.1 NaOH水溶液的标定

邻苯二甲酸氢钾质量（g）
NaOH(mL)
C（NaOH）mol/L
1
0.2044
2．64
0.3629
2
0.2091
2.68
0.3639
3
0.2087
2.56
0.3789
平均
0．2074
2.66
0.3680
3.2 丙酮-盐酸溶液的标定

盐酸丙酮体积（mL）
NaOH的体积（mL）
C(盐酸-丙酮mol/L)
1
5
6.58
0.483
2
5
6.57
0.472
3
5
6.39
0.477
平均
5
6.52
0.477
3.3 树脂盐酸-酮溶液反应后用NaOH溶液滴定
产物编号
产物质量（g）
盐酸-丙酮溶液（mL）
NaOH体积（mL）
1
0.249
10
10.02
2
0.342
10
7.52
3.4 实验结果
环氧值E1=(10×0.477-10.028×0.368) ×0.001×100/0.249=0.4348
环氧值E2=（10×0.477-7.52×0.368）×0。001×100/0.342=0.5855
固化剂用量计算
每100g环氧树脂所需乙二醇安的用量M1=149/3×0.4348=21.95g
每100g环氧树脂所需乙二醇安的用量M2=149/3×0.5855=28.69g
4 参考文献
[1] 张肇英,黄玉惠,廖兵等.环氧树脂水性化及其固化[J].高分子通报.2000， (3):77～82.
[2] 王德中.环氧树脂生产与应用[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 宣兆龙,易建政,张倩.环氧树脂的弹性体增韧改性研究.现在塑料加工应用[J],2003,15(6)：58～60.
[4] 董元彩，孟卫，魏欣等.环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料的制备及性能.塑料工业[J],1999, 27 (6): 37～38.
[5] 施利毅，张剑平，华彬.聚氨酯环氧树脂接枝互穿网络聚合物制备和材料拉伸性能.上海大学学报[J]，1998, 4 (6): 675～680.
[6] 管云林，郭锦棠，邵蕾等.聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物相行为与断裂拉伸强度.材料研究学报[J]，1996, 10 (3): 313～318.

6