论文——双酚A型环氧树脂的制备.docVIP

　双酚A型环氧树脂的制备 刘发远 北方民族大学 材料科学与工程学院 宁夏银川 750021 摘要:双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作催化剂作用下缩聚成为双酚A型环氧树脂，即开环和闭环反应是在同一反应条件下进行的。本实验中采用溶剂法制备双酚A型环氧树脂。即先将双酚A、环氧氯丙烷投入反应釜中搅拌、加热溶解。然后在50℃-60℃下滴加20%NaOH水溶液，使其反应。反应大约4小时（反应液变成浅黄色有粘稠状）后。加入25%HCI水溶液中和过量的NaOH溶液到完全中和为止（用pH试纸检测）。再用有机溶剂甲苯进行萃取，之后经水洗、分层、过滤、脱溶剂得到的浅黄色粘稠液体即为双酚A型环氧树脂。 关键词:双酚A；环氧氯丙烷；双酚A型环氧树脂；制备 引言: 此研究中的双酚A型环氧树脂是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂（NaOH）作用下缩聚而成。采用溶剂法制备双酚A型环氧树脂，从而更好地了解环氧树脂的其它制备方法。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黏着力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀等。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小。所以环氧树脂有着许多非常重要的应用，广泛用于粘合剂（万能胶）、涂料，复合材料等方面。其中环氧树脂胶粘剂主要用于金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属的粘结。环氧值在0. 35～0. 57 之间的双酚A型环氧树脂是环氧树脂胶粘剂的主要原料。 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，也根据它们的黏度和环氧值的不同而分成不同的类型，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，通常所说的环氧树脂就是指双酚A型环氧树脂。 一 实验部分 1 实验试剂和仪器　 试剂 11.5g双酚A（天津市光复精细化工研究所）、46.5g环氧氯丙烷(上海市宁波路52号)、20%NaOH水溶液、25%HCI水溶液、甲苯、蒸馏水、pH试纸 仪器 YP1002N型电子天平（上海精密科学仪器有限公司）、SXJQ型数显恒速搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）、 HHs型电热恒温水浴锅（上海博迅实业有限公司医疗设备厂出品）、四口烧瓶、冷凝管、滴液漏斗、分液漏斗、量筒 2 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。双酚A型环氧树脂是指由二酚基丙烷（双酚A）和环氧氯丙烷在碱性催化剂（常用NaOH ）作用下缩聚而成。在合成过程中主要的反应如下所述。 　　（1）在碱催化下，双酚A的酚羟基与环氧氯丙烷的环氧基反应，生成端基为氯化羟基的化合物———开环反应。 　　（2）氯化羟基与NaOH 反应，脱HCl再形成环氧基———闭环反应 　　（3）新生成的环氧基与双酚A的酚羟基反应生成端羟基化合物———开环反应 （4）端羟基化合物与环氧氯丙烷反应生成端氯化羟基化合物———开环反应。 （5）生成的氯化羟基与NaOH反应，脱HCl再生成环氧基———闭环反应。 　　在环氧氯丙烷过量情况下，继续不断地进行上述开环—开环—闭环反应，最终即可得到二端基为环氧基的双酚A型环氧树脂。 　　上述反应是缩聚过程中的主要反应。此外还可能有一些不希望有的副反应，如环氧基的水解反应、支化反应、酚羟基与环氧基的反常加成反应等。若能严格控制合适的反应条件（如投料配比、NaOH用量、浓度及投料方式，反应温度，加料顺序、含水量等），即可将副反应控制到最低限度。从而能获得预定相对分子质量的、端基为环氧基的线型环氧树脂。通常环氧树脂的n＝0～19，其相对分子质量＜6000，为低聚物。若n＞100，就具有高聚物的性能。这样的树脂专门命名为苯氧基树脂，以区别于一般的环氧树脂。苯氧基树脂的相对分子质量较大，通常为3～4万，环氧基含量非常少。实际上它是一种热塑性高聚物，其最终的使用性能没有必要通过环氧基的固化来提供。然而它含有大量仲羟基，可用作化学改性点和交联点。 3 实验方法 （1）环氧树脂的制备 在250mL四口瓶上装好搅拌器、回流冷凝管和温度计。加入11.5g（0.1mol）双酚A、46.5g（1mol）即39.24mL环氧氯丙烷。在室温下搅拌20分钟，之后加热，使温度缓慢上升到50℃。 当温度上升到50℃后，开始滴加事先配好的20%NaOH水溶液，40分钟内滴加完20mL。滴加的时候，因为反应放热而使反应体系温度升高，如果温度超过60℃，就放慢NaOH水溶液的滴加速度。 NaOH水溶液滴加完毕后，温度缓慢升到95℃。反应2～