1. 研究目的与意义
腰果酚(Cardanol)是一种从天然腰果壳[1]油中经先进技术提炼而成的一种可再生资源,其来源丰富、价格低廉。腰果酚的结构与漆酚相似,能与多种单体和树脂配合制备出性能优良的涂料、胶粘剂、层压树脂、抗摩擦材料、离子交换树脂[2],可以代替或者部分代替苯酚用于制造环氧固化剂、液体酚醛树脂、液体或者粉末状的热固性酚醛树脂,腰果酚以其特殊的化学结构还具有以下特点:(1)含苯环结构,具有耐高温性能;(2)极性的羟基可提供体系对接触面的润湿和活性;(3)间位含不饱和双键的碳15直链,能提供体系良好的韧性,优异的憎水性和低渗透性和自干性。腰果壳油的主要成分是一种具有独特长链烷烃的天然生物质酚。腰果酚及其加氢产物3-十五烷基酚在高档工业用材料方面的开发使用有着巨大的市场潜力,广泛用于酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、偶氮苯树脂的改性,且在表面活性剂和卟啉类化合物的合成以及分子自组装技术上也有一定的应用。植物油基紫外光(UV)固化涂料[3],以可再生的植物油为原料,结合具有高效、节能、环保等特点的UV固化技术,已受到业界的广泛关注稀释剂也叫填充剂。把原药加工成粉剂时,或为了使其便于喷施所加入的进行稀释的惰性物质。如合适的溶剂可以溶接聚合物而起粘合作用、聚合物的溶液可作涂料用、湿法纺丝也要加入溶剂才行。热固性树脂需加入稀释剂来降低它的粘度而便于进一步加工,这些稀释剂实际上都是比树脂便宜的有机溶剂,因此也起降低加工成本的致廉作用。腰果酚作为涂料漆膜形态丰满,色泽亮丽,质地好,且耐水耐高温。因此,研究腰果酚稀释剂对生活水平提高,环境保护,节省能源都有着重大的意义。用合成的腰果酚稀释剂加入到CO树脂中,将其固化[4],光固化快速成型[5]技术涂料不仅污染小,改性后的感光不饱和聚酯树脂的耐碱性、热稳定性和表面硬度大大提高,固化收缩率明显降低[6]而且不含有机溶剂,固化快,节省能源。
本课题研究腰果酚稀释剂的合成方法(参考环氧丙烯酸酯的合成及性能研究[7]),结构以及它的应用,研究不同温度下,不同试剂的量,不同的时间等反应条件,以及考察了在聚氨酯树脂中的应用。
2. 国内外研究现状分析
(1)腰果酚的应用
腰果酚为淡黄色油状液体,不溶于水,可溶于乙醚、石油醚、氯仿、二氯甲烷、乙醇、丙酮、乙酸丁酯、环己烷等有机溶剂。minakshisultania等用腰果酚与甲醛缩聚合成酚醛树脂,再与环氧氯丙烷合成腰果酚改性环氧树脂,最后与丙烯酸反应制得腰果酚环氧乙烯酯树脂;所得酯化树脂固化较为完全,并有较好的热稳定性,可用于管材、反应槽、涂层材料、粘合剂等方面。
近年来,世界性的资源危机和生态问题,使人们越来越重视对天然可再生资源材料的研究开发。腰果酚作为一种潜在的可再生绿色物质,因其结构的独特性,在工业、农业等各个领域的应用日益受到重视。它能与多种单体和树脂配合制备出性能优良的化工产品,如抗摩擦材料、涂料、橡胶增塑剂、胶粘剂、表面活性剂、层压树脂、离子交换树脂等。
3. 研究的基本内容与计划
1)按照预定的条件进行实验,详细记录实验过程、现象及结果(产品得率及纯度研究原料配比、溶剂类型、反应温度、反应时间等条件对产品得率的影响,得出最佳工艺条件 ;
2)通过IR(观察红外光谱对涂料光固化[8]前后的现象)、NMR及MS表征合成产物的结构,测试其吸收波长性能,将其加入预聚体中进行固化反应,测试固化材料的力学性能,并分析腰果酚光固化的效果与结构之间的关系
4. 研究创新点
1)开发新的无污染,效果好的稀释剂,腰果酚本身具备刚性苯环与柔性侧链,且粘度较小,因此该稀释单体具备溶解稀释预聚物和光引发剂,调节体系粘度的作用;
2)让合成的稀释剂在应用方面有新的突破,为该类生物质光敏树脂的应用奠定一定的理论基础;
3)合成过程中无溶剂、无废弃物,符合绿色化学特征。
