二聚酸改性环氧树脂合成与固化性能研究开题报告

 2021-08-08 14:07:51

1. 研究目的与意义

两个或更多的C18不饱和脂肪酸反应生成的二元羧酸称二聚酸。二聚酸分子中含两个羧基和1~2个双键,因而有多种化学反应性能,在油墨、涂料、粘结剂、润滑剂、表面活性剂的生产中,成为愈来愈重要的中间体。C36二聚酸是目前世界上研究得最多、应用得最广的类油脂化学品,它在涂料、表面活性剂、粘接剂、润滑剂、塑料及复合固化火箭燃料和发动机绝热粘接材料的生产中,显示出愈来愈重要的地位。

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,环氧树脂种类大致分为:缩水甘油醚类;缩水甘油酯类;缩水甘油胺类;脂环族环氧树脂;环氧化烯烃类;新型环氧树脂等。众所周知,环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能。由于其收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,在胶粘剂、涂料、电子电气绝缘材料、增强材料及先进复合材料等领域得到广泛应用。但是,环氧树脂有脆性大的缺点,在固化过程中易产生裂纹,使得环氧树脂的应用受到了极大的限制,因此,须加固化剂,通过反应形成网状结构,改善其性能,对环氧树脂进行增韧改性,使环氧树脂保持优异性能的同时,韧性也得到提高。当前,对于环氧树脂的增韧改性的文献报道很多,但有关二聚酸改性环氧树脂制备及应用技术的研究几乎是空白,国内也鲜有研究二聚酸改性环氧树脂的案例,因此研究二聚酸改性环氧树脂的合成规律,对丰富我国环氧树脂品种,填补我国由二聚酸合成环氧树脂方面的空白,具有一定的现实意义。

2. 国内外研究现状分析

方健君等分析了二聚酸改性环氧树脂与传统e-44 环氧树脂在物理性能, 与固化剂的混容性以及固化漆膜玻璃化温度方面的差异;同时, 用二聚酸改性环氧树脂研制高固含量涂料, 并与传统的高固含量环氧涂料进行性能对比。结果表明:用二聚酸改性环氧树脂研制的高固含量环氧涂料具有较低的黏度,固化得到的漆膜具有良好的物理机械性能。通过对防腐性能、耐化学品性、耐溶剂性能、与车间底漆的兼容性的测试发现,该高固含量环氧涂料综合性能优异,能够满足重防腐领域的防腐性能要求。

汤冬英等简要介绍了一种适用于光固化涂料的环氧树脂的制备方法,特性及其应用领域,还讨论了光固化涂料用环氧树脂的特殊性;他们针对光固化涂料领域对环氧树脂的要求,通过对现有环氧树脂的合成工艺路线进行深入的研究和探讨,合成了一种适用于光固化涂料领域用的环氧树脂。解决了传统工艺技术中合成溶于甲醇树脂的困难并满足了光固化涂料对环氧树脂的特殊要求,即溶于甲醇等问题,所合成树脂可替代进口产品而广泛用于光固化涂料。

张金昌, 管从胜等采用硅溶胶与环氧树脂e-44直接开环反应的合成方法改进环氧树脂的性能。通过红外光谱对改性环氧树脂结构分析表明,有机硅成功引入到了环氧树脂上。探讨了反应条件、催化剂用量及反应物配比对改性环氧树脂的影响,并以改性环氧树脂为基料,制备了富锌防腐涂料。试验结果表明,当m(硅溶胶):m(环氧树脂e-44)=5:3,催化剂用量2.5%,反应温度65℃,反应时间2h时,所得环氧树脂性能最佳,同时由该涂料制备的涂层具有较好的物理性能、耐热性和耐腐蚀性能。

李因文, 沈敏敏, 黄活阳, 等用聚甲基苯基硅氧烷(pmps)接枝改性e-20环氧树脂。通过对环氧值、红外光谱(ir)和差热分析(dsc)分析表明有机硅成功接枝了环氧树脂且环氧基保持不变。探讨了有机硅含量对改性树脂固化体系玻璃化转变温度(tg)、耐热性能的影响。结果表明:当m(e-20):m(dc-3074)=7:3时,化学改性树脂固化体系的耐热性能明显提高,同时作为耐高温防腐蚀涂料,此改性树脂固化物具有良好的涂膜性能。

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3. 研究的基本内容与计划

以二聚酸为原料,分别与e-51、e-20、e-12环氧树脂进行增韧改性反应,制备二聚酸增韧改性环氧树脂,并进行固化性能研究。具体实验内容如下:

① 对二聚酸与e-51、e-20、e-12在酸性催化剂作用下进行酯化反应的反应条件研究;

② 进行二聚酸增韧改性环氧树脂产物的表征;

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4. 研究创新点

该树脂在具有较低的黏度和环氧值,以该树脂研制的涂料中不用添加任何的活性或非活性稀释剂,最终固化的漆膜具有优异的物理机械性能、防腐性能和耐化学品性。

本实验最终分别确定投料配比、催化剂及用量、反应温度、反应时间等工艺参数,并对产品进行表征和固化实验,为应用开发提供可靠的基础数据。

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