1. 研究目的与意义
合成一种新型的醚胺型环氧树脂固化剂,通过反应温度,反应时间,物料比,催化剂用量等正交实验,探索合成醚胺型环氧树脂固化剂的最佳合成工艺。结合玻璃化温度-单体配比曲线来确定醚胺固化剂的配方,选择合适的引发及固化体系,并研究不同体系的固化反应动力学,确定醚胺固化剂的最佳固化条件。为我国工业化生产该类功能性化学品作出探索性的研究,以填补国内空白。
2. 国内外研究现状分析
氨解法是目前研究最详细、报道最多的合成聚醚胺的主要方法,其实质是在催化剂(如含ni催化剂、ni/cu/cr催化剂、raney ni/al催化剂)存在下,聚醚醇中羟基同氨进行的氨解反应。该法制取聚醚胺是目前最主流的生产工艺,由于选择性好、后处理方便、环保、转化率高等优点得到广泛的应用,但此法需要在高温高压条件下进行,因此设备投资和操作成本都较高,此外催化剂的制备也较为复杂。
离去基团法制备聚醚胺一般分为两步,第一步从聚醚多元醇末端羟基的活泼氢着手,用带有易离去基团或不饱和基团的化合物(酰氯基、卤基等)与活泼氢作用进行封端,第二步为胺化反应,将第一步反应得到的产物跟胺(一元胺或多元胺等)发生反应得到相应的聚醚胺。该法法相比于氨解法制备聚醚胺的优点在于:离去基团法采用的反应条件大多数是在室温下进行,对反应设备要求不高,生产成本低,可以灵活地选择聚醚胺两端的氨基种类。但其也有着明显的缺点:反应所需原料不易购买且有剧毒,反应副产物多,同时反应过程中需要使用大量有机试剂,处理产物过程中需要使用大量的碱,会造成环境污染。
氨基丁烯酸酯法首先用聚醚多元醇与双乙烯酮(或乙酰乙酸乙酯)发生酯化反应,在聚醚羟基端接上乙酰乙酸酯基团,然后与二元胺进行胺化反应得到聚醚胺。这种端氨基聚氧化丙烯醚在常温下为无色透明液体,具有粘度小、蒸汽压低、伯胺含量高、良好的耐碱性和耐水性等优点,能溶于大多数有机溶剂。同时氨基聚醚分子主链中含有大量的醚键结构,醚键使其制备具有较好的柔韧性,同时胺基连接在第二个碳原子上,由于受到侧甲基空间位阻的影响,使其反应活性受到影响,因此这类聚醚胺适合于用在多种类型的环氧树脂中。
3. 研究的基本内容与计划
以二甘醇、苯磺酰氯为原料,通过磺酰化反应,得到二甘醇磺酰酯、然后跟乙二胺发生胺解反应得到醚胺型环氧树脂固化剂。
通过反应温度,反应时间,物料比,催化剂用量等正交实验,探索合成醚胺型环氧树脂固化剂的最佳合成工艺。
结合玻璃化温度-单体配比曲线来确定醚胺固化剂的配方,选择合适的引发及固化体系,并研究不同体系的固化反应动力学,确定醚胺固化剂的最佳固化条件。
4. 研究创新点
以二甘醇合成醚胺为例,主要研究了以二甘醇,苯磺酰氯为原料,通过磺酰化反应,得到二甘醇磺酰酯、然后跟乙二胺发生胺解反应得到醚胺型环氧树脂固化剂。
合成了一种新型的醚胺型环氧树脂固化剂,提出的新工艺及工艺条件的优化,使醚胺类化合物的合成具有步骤简单,污染小,成本低,溶剂易回收,操作简便等优点,是适于工业化生产的工艺路线。
