【硕士】多元醇衍生物的合成、交联反应与性能研究

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内容简介

　　【硕士】多元醇衍生物的合成、交联反应与性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：中国林业科学研究院　　学位年度：2007　　 本文以松节油及其合成樟脑等产品的副产物双戊烯为原料，研究了饱和萜烯基环氧树脂的合成及其固化产物性能和环氧树脂基多元醇的合成及其交联产物的性能。主要内容和结论如下：　　 1．以萜烯一马来酸酐加成物的氢化产物(HTMA)为原料与环氧氯丙烷(ECH)反应合成了氢化萜烯酯型环氧树脂(Hn伍)。通过研究合成反应影响因素，确定了HTME最佳合成反应条件：酯化反应阶段，ECH与HTMA摩尔比为10：l，加入HTMA质量的1％一1．5％催化剂，在100℃左右共沸回流反应2 h；闭环反应阶段，采用ECH为闭环溶剂，以固体NaOH闭环，用量为HTMA摩尔量的1．8-1．9倍，在2 h内分批加入，加碱时反应温度为50℃，加碱后再反应2h，反应温度为70℃。并经FT-IR及NMR光谱表征了HTME的化学结构为具有桥环结构的缩水甘油酯型饱和脂环基环氧树脂。该环氧树腊为浅黄色透明液体，环氧值O．35-0．39 mol／1009、黏度1．7 Pa•S(50℃)、酸值<0．5 mg／g。　　 2．通过DSC热分析测得HTME与酸酐固化剂甲基六氢苯酐(MeH}Ⅱ，A)的固化反应放热焓153．5Jig。通过凝胶时间的测定研究了HrME府以eHHPA体系的固化反应活性。经FT．双光谱法定性分析与固化度测定法定量分析，表征了HTME／MeHHPA体系的固化反应行为及固化反应条件。比较了HTME、TME及环氧树脂6101与MeHHPA固化产物的冲击强度、弯曲强度等机械力学性能，实验结果表明三者的机械性能相似。　　 3．将HTME与带活泼氢的(羟基)化合物(二乙醇胺，N一甲基单乙醇胺，二乙胺)在一定条件下反应，制各了3种环氧树脂基多元醇，分别为HTME．DEA多元醇(羟值300士20mg／g)，HTME—MEA多元醇(羟值260-a：20 mg／g)，HTME-DeA多元醇(羟值200-a：10 mg／g)。通过合成反应影响因素分析，确定了环氧树脂基多元醇的最佳合成反应条件：反应温度为60．70℃，反应时间为2 h，以无水乙醇为反应溶剂，用量为反应物总质量的40％。采用化学分析和红外光谱方法表征了环氧树脂基多元醇的化学结构。　　 4．通过粘度测定、FT-IR光谱分析方法表征了环氧树脂基多元醇与聚二异氰酸酯交联反应的特性。通过对交联反应影响因素分析，发现多元醇分子结构中的叔胺基团可自催化羟基与异氰酸酯基快速反应。测定了交联固化产物(涂膜)的机械性能和耐液体介质性能。实验结果表明，环氧树脂基多元醇与聚异氰酸酯交联产物具有优异的柔韧性、附着力、抗冲击性能和耐水、耐盐水、耐碱性能。本论文的主要创新点如下：　　 1．利用林产品可再生资源松节油为原材料合成了具有饱和桥环结构的萜烯基环氧树脂，与通用的双酚A型环氧树脂相比，其分子结构以饱和的桥环骨架代替了苯环骨架，因而该环氧树脂除具有通用环氧树脂优良的机械力学性能，还具有良好的耐紫外、耐候性能。该合成方法工艺简单，反应效果好，产率高。　　 2．传统的聚氨酯增韧环氧树脂的方法主要是通过形成环氧树脂／聚氨酯互穿网络聚合物实现的。该方法涉及环氧树脂及其固化剂、多元醇及二异氰酸酯四种反应物共同反应，过程复杂，反应难以控制。本文从分子设计入手，利用HTME与带活泼氢的(羟基)化合物合成环氧树脂基多元醇，再与聚异氰酸酯交联，形成环氧树脂／聚氨酯复合材料，使饱和萜烯脂环结构环氧树脂的刚性、耐候性与聚氨酯树脂的弹性、韧性有机结合，实现对环氧树脂的增韧改性。　　 上述思路和基础研究成果为特种环氧树脂的制备与应用、环氧树脂的增韧改性以及林产品可再生资源制备高分子材料的应用创造良好的理论基础。　　

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