1. 研究目的与意义
环氧树脂(ep)是一种粘接性能好,耐腐蚀,且电绝缘性能和机械强度很高的热固性树脂,与酚醛树脂(pf)和不饱和聚酯树脂并称为三大通用型热固性树脂,对金属和非金属都有很好的胶接效果,故环氧树脂胶黏剂又有万能胶之称。然而,传统的环氧树脂难溶于水,易溶于芳烃类、酮类及醇类等有机溶剂中,而有机溶剂通常价格较高,有毒,且有挥发性,容易污染环境。随着工业的发展和人们环保意识的增强,研发出不含或少含挥发性有机化合物(voc)以及有害空气污染物(hap)的体系已成为新型材料的研究方向,因此,环氧树脂的水性化研究越来越受到重视。目前,水性环氧树脂可分为水溶型和水乳型两种,而前者由于固含量低及固化过程中水挥发慢等缺点,往往很少使用。水乳型环氧树脂又包括外加乳化剂型和自乳化型两大类。现如今,研究报道较多的是外加乳化剂型水性环氧树脂,这主要是由于自乳化型制备机理及工艺较复杂,成本较高等。所以说,要想制得稳定的乳液,乳化剂的选择至关重要。目前,虽然关于乳化剂的改性研究已取得了一定进展,但磺酸盐型乳化剂的制备,鲜有报道。
木质素(lignin)是自然界仅次于纤维素的第二丰富的天然高聚物,广泛存在于高等植物中,与纤维素和半纤维素共同构成植物的骨架,据估计,自然界每年大约可生产61014t,是一种极具应用前景的可再生生物资源。木质素磺酸盐是木质素的衍生物,是一种亲水性的阴离子高分子化合物,具有良好的分散、乳化、吸附等表面物化性能,近年来其改性制备表面活性剂更是蓬勃发展并取得了系列重要进展。然而,其本身也存在一些问题,如分子结构复杂,分子量分布广,缺乏结构规整的亲油基团等,从而使其表面活性受到了一定限制。因此,要想得到性能稳定且活性较高的木质素磺酸盐表面活性剂,就必须对其进行改性。近年来,低共熔溶剂作为一种新型的绿色环保溶剂,以其独特的物理化学性质受到越来越多的关注。这种溶剂具有无毒,可生物降解,价格低廉,制备简单,可自行设计等诸多优点,已在有机合成、化工分离和电化学等领域显示出良好的应用前景。
本课题采用价廉且无毒、制备工艺简单的氯化胆碱/丙三醇低共熔离子液与木质素磺酸盐作为亲水单体合成一种新型乳化剂,并将该乳化剂应用于环氧树脂乳液中,以制备出性能稳定、粒径较小的均匀乳液,既为双组份水性环氧胶黏剂的研究做准备,又可拓宽木质素磺酸盐的应用范围,既有利于环保,也有利于资源的利用。
2. 国内外研究现状分析
1木质素磺酸盐的化学改性研究
为了更好地运用木质素磺酸盐,人们对其进行了大量的改性研究。由于木质素磺酸盐含有羟基、羰基、双键及苯环等多种活性基团,易于进行化学改性。目前运用的化学改性方法主要包括:氧化改性,烷基化改性,mannich胺甲基化改性,缩聚、接枝共聚改性,硅化改性等。
1.1氧化改性
3. 研究的基本内容与计划
一.研究内容
1.氯化胆碱/丙三醇低共熔溶剂的制备与表征
氯化胆碱与丙三醇的摩尔比为1:2,反应温度为100℃;测其黏度、密度、ph值、固含量、凝固点、表面张力等物理性能,采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱等对其结构进行表征。
4. 研究创新点
根据木素磺酸钠本身具有的表面活性与极好的亲水性,以及氯化胆碱/丙三醇低共熔溶剂(DES)独特的物化性质,在不同的环境下,利用DES对木素磺酸钠进行催化活化处理,以改善木素磺酸钠的亲油性及在其相界面上扩散的能力,并将合成的新型乳化剂用于制备环氧树脂乳液。
