实验一-双酚A型环氧树脂的制备与固化

-PAGE6-双酚A型环氧树脂的制备与固化一、实验目的1．了解环氧树脂及其制备过程，熟悉双酚A型环氧树脂的实验室制法及固化。2．了解环氧树脂这类反应的一般原理，并对这类树脂的结构和应用有所认识。二、实验原理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。双酚A型环氧树脂是环氧树脂中产量最大，使用最广的一个品种，它是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的：式中n一般在0到25之间。根据相对分子质量大小，环氧树脂可以分成各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂的n平均值小于2、软化点低于50℃，也称为软环氧树脂；中等相对分子质量环氧树脂的n值在2～5之间、软化点在50℃～95℃之间；而n大于5的树脂（软化点在100℃以上）称为高分子量树脂。相对分子质量对软化点的影响见图18－1。在我国相对分子质量为370的产品被称为环氧618，而环氧6101的相对分子质量在450至500左右。生产中树脂分子量的大小往往是靠环氧氯丙烷与双酚A的用量出来控制的，制备环氧618时这一配比为10，而制环氧6101时该配比为3。图18－1环氧树脂的相对分子质量Mr对软化点温度T的影响在环氧树脂的结构中有羟基（>CH－OH）、醚基（－O－）和极为活泼的环氧基存在。羟基、醚基有高度的极性，使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力，而环氧基团则与介质表面，特别是金属表面上的游离键起反应，注释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1单位体积的盐酸（AR），加入到40单位体积的丙酮（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。思考题1．实验中NaOH是分步加入到反应体系中的，有什么好处？为什么不NaOH一次加完？2．下列有三个粘合剂配方，请比较各配方的特点.配方1：环氧618（又称E－51）树脂100份，邻苯二酸二丁酯20份，Al2O3（300目）100份，乙二胺8份。固化条件：48h/25℃，2～3h/80℃，粘结铝可达到180kg/cm2的室温剪切强度。配方2：环氧618树脂100份，低分子量聚酰胺100份，石英粉（200目)40份。固化条件：室温下3d，80℃下3h。粘结铝可达250kg/cm2的室温剪切强度。配方3：环氧618树脂100份，双氰胺6份，石英粉（200目）40份。固化条件：150℃下4h（或180℃下2h）。粘铝片的剪切强度可达200kg/cm2以上。此配方所用双氰胺是高温固化剂