用多乙烯多胺與低分子量環(huán)氧樹脂反應,并在其中引入聚醚和環(huán)氧樹脂CYD-128合成聚醚型水性固化劑。 (1) 主要原料 聚醚,分析純;CYD-128,工業(yè)級;甲苯,分析純;多乙烯多胺,工業(yè)級;單環(huán)氧化合物,工業(yè)級;冰醋酸,分析純。 (2) 制備 ① 制備CYD-128改性聚醚 將聚醚與CYD-128按一定比例加入燒瓶中,通氮氣,微加熱,攪拌使之混合均勻。將催化劑溶于甲苯,置于恒壓滴液漏斗中。緩慢滴加催化劑溶液,維持一段時間,然后減壓蒸餾脫溶劑,出料即為聚醚合成物。 ② 聚醚固化劑的合成 取CYD-128改性聚醚、CYD-128、多乙烯多胺按一定比例混合,置于四口燒瓶中,加熱升至一定溫度,保溫一段時間,制得胺封端的環(huán)氧樹脂-胺加成物。再用減壓蒸餾,除去多余的多乙烯多胺,降溫后加入單環(huán)氧化合物,維持溫度一定時間。最后再加入醋酸溶液,保溫一定時間,得聚醚型水性固化劑。 (3)主要影響因素 ① 催化劑種類對合成反應的影響 聚醚和環(huán)氧樹脂反應的催化劑為陰離子型的路易斯酸等,常用的路易斯酸催化劑有三苯基膦、BF3、SnCl4等。用緩慢滴加方式,以反應物溶于水為終點,則以BF3作為催化劑時達到反應終點所需催化劑量最少,而且反應選擇性相對要高許多,反應也較為平緩,容易控制。因此選取BF3為催化劑最佳。 ② 聚醚分子量對合成反應的影響 取3000、2000、1500 3種不聚醚進行考察,發(fā)現(xiàn)只有第三種的產(chǎn)物為單一的聚醚合成物,且分子量為2500~2800,最接近分子設計中產(chǎn)物的分子量。 ③ 反應溫度對合成反應的影響 反應溫度不同,達到反應終點(反應物溶于水)時所需要的催化劑不同,溫度越低,所需催化劑越少。原因是催化劑在反應過程中會緩慢分解,溫度越高,分解越劇烈,最佳的反應溫度為60℃。 ④ 反應原料配比的影響 為了獲得較低黏度的產(chǎn)物,要求合成物為ABA結構,即環(huán)氧樹脂、聚醚的比例必須小于2。當n(環(huán)氧樹脂):n(聚醚)為2:1時生成的聚醚合成物含量較高,小于2:1時得到的聚醚合成物分子鏈有明顯增長,而再增加原料比例,反應的收率沒有明顯影響,因此原料配比宜為2:1。 20. 間苯二酚縮甲醛四縮水甘油醚的合成 采用間苯二酚、甲醛合成亞甲基二間苯二酚后,再環(huán)氧化合成四官能團的亞甲基二間苯二酚四縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。產(chǎn)品改性鄰甲酚醛環(huán)氧聚合物固化體系時能顯著提高其玻璃化溫度,改善耐熱性能。 (1) 原料 間苯二酚,無錫百豐化工有限公司;甲醛,蘇州精細化工有限公司;環(huán)氧氯丙烷,天津渤?;び邢薰荆灰簤A(NaOH),無錫格林艾普股份有限公司;催化劑,自制。 (2) 操作 在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的反應瓶中,加入間苯二酚80g,甲醛29.5g(37%)、水40g,鹽酸適量,在98℃反應2h,冷卻,將物料體系中和至中性,脫水得亞甲基二間苯二酚。加入環(huán)氧氯丙烷700g,催化劑適量溶解,經(jīng)加熱醚化、加堿環(huán)化、水洗精制后得亞甲基二間苯二酚環(huán)氧樹脂。 (3) 主要影響因素 ① 溫度、催化劑對合成亞甲基二間苯二酚的影響 間苯二酚、甲醛的縮合一般在酸性介質中進行,間苯二酚活性大,在無催化劑的情況下也能進行縮合反應。如在酸性介質中反應,中和用堿時應注意堿量,如偏堿性脫水時將導致樹脂分子繼續(xù)交聯(lián)生成不溶物。在間苯二酚、甲醛質量比2:1,98℃酚醛縮合條件下,不同催化劑對亞甲基二間苯二酚的軟化點影響不是很大,但沒有酸催化,所需時間最短,產(chǎn)物的后處理也容易。 ② 醚化時間對反應體系醚化程度的影響 醚化反應所生成的氯醇醚的程度將直接影響閉環(huán)反應,醚化程度是否完全可以根據(jù)體系中環(huán)氧值來確定,從而確定醚化反應所需時間。以季銨鹽為催化劑,ECH的用量為間苯二酚縮甲醛樹脂中酚羥基的6倍(物質量比),95℃反應,亞甲基二間苯二酚與環(huán)氧氯丙烷的醚化時間較長,開始環(huán)氧值下降較快,8h左右趨于平穩(wěn),說明8h后醚化基本完全。 ③ 反應溫度對反應體系醚化程度的影響 醚化反應對溫度比較敏感,溫度較高醚化反應較快,也越充分;溫度太低,醚化的時間較長,醚化不完全,95℃醚化8h比較適宜。 ④ 加堿量對成品質量的影響 在醚化完全以后,進行加堿閉環(huán),理論用堿量為m/M*40*2,其中m、M為間苯二酚投料量與分子量,40為NaOH的分子量。加堿量過多,會使物料產(chǎn)生進一步的聚合,樹脂黏度增大,甚至生成大量老化樹脂,體系環(huán)氧值下降,收率下降。加堿量過低,閉環(huán)反應不完全,產(chǎn)品有機氯高。同時,適宜的加堿速度也是影響產(chǎn)品質量的重要因素。 當實際用堿量低于理論用堿量的1.05倍以下時,有機氯隨用堿量增加而明顯降低,而超過1.10倍時,有機氯下降速度變緩,并且隨著加堿量的增加,老化樹脂急劇增加,環(huán)氧值下降。所以,實際用堿量為理論用堿量的1.10倍時較為理想。 用鹽酸催化酚醛聚和,醚化溫度95℃,醚化時間8h,環(huán)化時實際用堿量為理論用堿量的1.10倍,進行了擴大生產(chǎn)。大生產(chǎn)中的產(chǎn)品的環(huán)氧值達到0.72~0.77,收率92%以上。 ⑤ 亞甲基二間苯二酚四縮水甘油醚環(huán)氧樹脂改性后的耐熱性 在鄰甲酚醛環(huán)氧體系塑封料中使用表明,以其改性鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂的固化體系后,塑封料的玻璃化溫度提高了30℃。用亞甲基二間苯二酚四縮水甘油醚環(huán)氧樹脂改性環(huán)氧、酸酐體系復合材料纏繞制品,能賦予固化物高耐熱性,Tg可達180~190℃。 |