耐高溫環(huán)氧樹脂合成與性能研究

韓建偉（江蘇泰特爾新材料科技有限公司，江蘇 泰興225400）

1 合成實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

合成實(shí)驗(yàn)試劑如表1所示。

表1 合成實(shí)驗(yàn)試劑

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的規(guī)格及數(shù)量，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的規(guī)格與廠家有一定要求，具體如表2、表3所示。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

表3 實(shí)驗(yàn)裝置

油泵電子秤溫度調(diào)節(jié)儀電子恒速攪拌器椎板粘度計(jì)集熱式恒溫加熱磁力攪拌器干燥箱ZY YP2001N TDW- 2001 BC- S212 CAP2000+DF- 101S DZG- 6050SB鄭州輝亞液壓設(shè)備有限公司沈陽(yáng)龍騰電子有限公司廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司常州易晨?jī)x器制造有限公司廣東精譜實(shí)業(yè)有限公司西安儀創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備有限公司蘇州王品工業(yè)烘箱設(shè)備有限公司

1.3 合成方式

將CAT-18 和CAT-78 助劑以及環(huán)氧氯丙烷根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需比例配置好置于三口燒瓶中，用攪拌棒攪拌，使其混合均勻，然后分量加入二氨基二丙醚進(jìn)行攪拌溶解，進(jìn)行升溫，并維持一定溫度后進(jìn)行閉環(huán)反映，溫度通常維持在70～80℃，閉環(huán)反應(yīng)結(jié)束后，向其中加入萃取劑，充分混合，待其靜止，再進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)過(guò)濾將無(wú)機(jī)鹽以及過(guò)量的過(guò)氧化鈉溶液除去，再用蒸餾水洗滌，最后將有機(jī)相導(dǎo)入圓底燒瓶中進(jìn)行蒸餾、脫揮等一系列操作制備出耐高溫環(huán)氧樹脂。

2 耐高溫環(huán)氧樹脂性能研究

針對(duì)耐高溫環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值、揮發(fā)分、粘度等性能做如下分析研究。

2.1 環(huán)氧值

環(huán)氧值是衡量環(huán)氧樹脂質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，是指100g樹脂中所含環(huán)氧基團(tuán)的摩爾數(shù)。國(guó)際上通用的測(cè)定樹脂環(huán)氧值的方法主要有化學(xué)分析法和光譜分析法兩種，雜本實(shí)驗(yàn)中主要采用化學(xué)分析法進(jìn)行分析，具體測(cè)定方法如下：

首先，按照1∶40的鹽酸與丙酮的配比配置鹽酸-丙酮溶液，并將其密封在玻璃瓶中。

其次，配置混合指示劑，包括：0.1%的甲酚紅溶液，取100mg甲酚紅與2ml濃度為0.1mol/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行融合，待其充分溶解后加入蒸餾水稀釋，稀釋剩至100ml 為止；0.1%百里香酚藍(lán)溶液，取100mg 百里香酚藍(lán)與22ml 濃度為0.1mol/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行融合，待其充分溶解后加入蒸餾水進(jìn)行稀釋，稀釋至100ml 為止；在10ml 的0.1%的甲酚紅溶液中加入30ml的0.1%百里香酚藍(lán)溶液，攪拌至均勻。

最后，配置氫氧化鈉溶液，濃度為0.15mol/L，稱取一定質(zhì)量的試樣，置于250ml 的磨口三角錐形瓶中，并向其加入20ml 鹽酸-丙酮溶液，塞進(jìn)后搖勻，置于陰涼處30，30min后再向其加入指示混合劑，5滴即可，此外再做一空白試驗(yàn)。

隨著二氨基二丙醚與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比例的增加，產(chǎn)物環(huán)氧值增大，當(dāng)摩爾比例為1∶5.0 時(shí)，產(chǎn)物環(huán)氧值達(dá)到最高峰，之后便開(kāi)始呈下降趨勢(shì)，原因在于環(huán)氧氯丙烷過(guò)量而產(chǎn)生的的副反應(yīng)。

2.2 揮發(fā)分

如果在環(huán)氧樹脂在合成過(guò)程中加入的溶劑和水的殘留會(huì)使環(huán)氧樹脂產(chǎn)生一定的揮發(fā)分，揮發(fā)分若超過(guò)一定量，相關(guān)產(chǎn)品會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)起泡等不利現(xiàn)象，因此，在合成環(huán)氧樹脂時(shí)注意控制加入溶劑和水的殘留量，將揮發(fā)分控制在合理范圍。環(huán)氧樹脂制品在使用過(guò)程中的狀況是反映樹脂中揮發(fā)性物質(zhì)的一個(gè)參數(shù)，具體測(cè)定方法如下：

（1）稱取一定質(zhì)量的鋁箔皿W，注意鋁箔皿一定是干燥后的，再稱取一定質(zhì)量的環(huán)氧樹脂W1，將其少量的涂在鋁箔皿上，注意涂的厚度不應(yīng)過(guò)大，應(yīng)薄涂。

（2）將涂有環(huán)氧樹脂的鋁箔皿放入烤箱，將烤箱溫度調(diào)至110℃，烘烤3h 后將其取出，再稱鋁箔皿與環(huán)氧樹脂總重量，為W2。

（3）重復(fù)（2）步驟，但烘烤時(shí)間改為0.5h，之后取出，再稱重，此時(shí)稱得鋁箔皿與環(huán)氧樹脂的總重量與前一次稱得總重量的差小于0.01g，也就是W-Wx-1＜0.01.

（4）重復(fù)上述操作，取三組試樣，待測(cè)出三組試樣后，計(jì)算出三組試樣的平均值，注意要保證其中兩組平均值之差不大于1%。具體計(jì)算公式如下：

上述實(shí)驗(yàn)可得，揮發(fā)分對(duì)環(huán)氧樹脂整體性能有一定影響，最終測(cè)得的三組試樣的差越大，說(shuō)明揮發(fā)分越強(qiáng)，環(huán)氧樹脂性能就越差，反之，測(cè)得三組試樣的差越小，揮發(fā)分越弱，環(huán)氧樹脂性能就越好。

2.3 粘度性能測(cè)試

各行業(yè)對(duì)環(huán)氧樹脂年度性能的要求較高，因此，測(cè)定環(huán)氧樹脂年度性能具有重要參考價(jià)值，本測(cè)試測(cè)定環(huán)氧樹脂存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)環(huán)氧樹脂年度有一定影響（如表3），存儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)，粘度越大，這時(shí)因?yàn)榄h(huán)氧樹脂在存儲(chǔ)過(guò)程中隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，部分溶劑揮發(fā)，粘度便開(kāi)始增大，且樹脂沒(méi)有雜質(zhì)和沉淀的產(chǎn)生，若在具體的應(yīng)用中，粘度過(guò)大可以通過(guò)添加稀釋劑的方式將其稀釋，以減小粘度。

表3 耐高溫環(huán)氧樹脂粘度隨時(shí)間的變化

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)氧樹脂在應(yīng)用過(guò)程中，通常與其他化學(xué)添加劑共同使用，如固化劑、增潤(rùn)劑等，主要目的在于提高環(huán)氧樹脂的耐高溫、耐腐蝕、韌度大等性能，這種方式雖在一定程度上滿足了市場(chǎng)需求，但卻對(duì)增加了成本，因此，合成新的具有耐高溫性能的環(huán)氧樹脂十分必要。上述是對(duì)耐高溫環(huán)氧樹脂合成與性能分析的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)制得的環(huán)氧樹脂質(zhì)量處于較高水平，值得相關(guān)企業(yè)參考。