腰果酚缩水甘油醚型胺类固化剂的制备开题报告

 2021-08-08 14:09:08

1. 研究目的与意义

腰果酚是一种天然生物质酚,通过与环氧氯丙烷反应生成腰果酚缩水甘油醚。使用腰果酚缩水甘油醚改性的胺类固化剂,降低了其毒性,而且其兼具脂肪胺固化剂、低相对分子质量的聚酰胺固化剂和酚醛胺固化剂的优点。国际上只有少数企业进行腰果酚的开发、研究和生产,具有良好的市场前景。

2. 国内外研究现状分析

现阶段利用腰果酚改性胺类固化剂的相关研究,主要有以下几个部分:huang等使用腰果酚与二乙烯三胺直接进行酰胺化反应,以及先让腰果酚的苯环上的酚羟基进行烷基化反应后,再将所得产物与二乙烯三胺在邻位进行酰胺化反应,从而得到了在不同键位发生反应生成两种不同腰果酚胺类固化剂;曾凡辉等人使用经过腰果酚改性后的酚醛胺环氧固化剂制备环氧防腐涂料,获得了具有优异低温干燥性能且防腐性能良好的新型环氧防腐涂料,并进行了腰果酚环氧固化剂对环氧防腐涂料的耐盐雾腐蚀性能以及低温干燥性能影响的研究,并通过dsc和红外对涂料性能进行了表征;刘运学等以腰果酚、甲醛和三乙烯四胺为反应物,采用了缩聚合成了腰果酚改性三乙烯四胺,合成的腰果酚改性三乙烯四胺具有较低的粘度和适中的胺值;chen等用腰果酚进行改性后的环氧树脂作为一种固化材料,其进行固化后的所得到的产物表现出了十分优异的的表面憎水性能和光交联密度。

胺类固化剂具有一定的挥发性、较强的毒性,并且相应的ep固化物脆性较大,对胺类固化剂进行改性,不仅能克服胺类固化剂的脆性以及不良的耐冲击性等不良因素,得到毒性低甚至无毒、在常温下就能固化的胺类固化剂。刘培等人合成的4,4-双二苯砜是一种能够改善环氧体系的结构性能的新型固化剂,降低了固化的温度,增强了整个固化体系的湿热型和韧性,并且利用盐酸法该精制了该化合物;针对以往改性胺类固化剂难溶于甲醛水溶液的问题,臼丽英利用多聚甲醛与苯酚、尿素,制得尿素-苯酚-甲醛缩聚体,并将此缩聚体与乙二胺进行反应制得了一种新型环氧树酯固化剂,使用此方法,不仅可以避免在使用甲醛水溶液的时候在体系中混入水、乙二胺的损失较大产品处理复杂等问题,反应条件温和,而且降低了成本,易实现商业化和产品化;袁劲松等合成的新的固化剂,其固化后表现出来的一些性能与t31相当,但是大大提高了冲击强度;双氰胺是一种较常使用的固化剂,但是其固化温度较高,在环氧树酯中的溶解性较差,不利于施法成型,焦剑等人利用苯胺-甲醛对双氰胺进行改性,经过改性后的双氰胺易溶于酒精-丙酮溶液,并且125℃时在丙烯酸钝化咪唑的作用下可进行固化,固化后所得的产物具有良好的湿热性能。

目前使用广泛的脂肪二胺类固化剂属于通用型低温固化剂,其作为环氧涂料的固化剂能够显著改善涂料的性能,但是它们的毒性一般较大,且与环氧调配时体系的放热大,反应后的固化物脆硬,使用周期短。对其改性的方法为多元胺与丙烯酸脂类的加成及多元胺的酮亚胺化、氯乙基化、羟基化等等,其中使用己二胺与环氧树脂进行羟烷基化反应后,再与丙烯睛进行氯乙基化反应得到tg301,该固化剂的具有较低的毒性和熔点,以及较好的脆性;二乙烯三胺是一种目前市场上广泛使用的多胺型固化剂,但是由于其具有易挥、对皮肤具有刺激性伤害作用,因此一般都会将其制备成聚酰胺型固化剂后投入使用。例如徐羽梧等制得的一种新型环氧树脂固化剂n,n-二乙胺环氧丙烷固化剂具有优异的性能。现阶段除了对一些较为常用的脂肪族胺类固化剂进行化学改性外,通过分子设计合成出新型多功能固化剂是目前阶段研究的热点,最近几年合成制备出来的聚醚二胺固化剂,因为其具有独特的分子链结构,且分子结构中含有多个具有柔性的醚键,这种独特的结构使得其与环氧树脂固化后的柔韧性具有明显提高,并且其吸水性降低,耐湿热性升高,用碳原子替换聚醚二胺中的氧原子后制成的固化剂也具有相似的性质;一些用芴为框架制得的二胺类固化剂也具有优异的性能,芴基本身便是一个憎水性结构,用来制备耐热耐湿的固化剂,不但耐高温,而且吸湿率小;人们对间苯二胺的改性工作主要集中在二聚酸改性型、环氧改性型、异氰酸酯改性型等;周继亮等用cardurae-10改性液体环氧树脂和三乙烯四胺合成的epon828-teta加成物得到水性环氧树脂与液体环氧树脂在室温下固化形成的涂膜具有良好的性能。

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3. 研究的基本内容与计划

(1)用天然生物酚腰果酚和环氧氯丙烷在苄基三乙基氯化铵的催化下合成腰果酚缩水甘油醚,并对其进行表征。

(2)用腰果酚缩水甘油醚对胺类固化剂三乙烯四胺进行改性。

(3)将改性后的三乙烯四胺与环氧树脂e51进行反应,制模后对其进行力学测试、热失重测试及电镜显示。

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4. 研究创新点

腰果酚是一种天然生物质酚,其含有一个苯环,可以代替部分化工原料的使用,具有价格低廉、可再生利用与资源丰富的优点,缓解由石化资源的使用引起的环境恶化和能源紧张问题。

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