环氧树脂活性稀释剂因具有优良的电绝缘性、耐热性、耐腐蚀性、高粘接性以及固化物和复合材料的良好力学性能,而被广泛应用于航空航天领域和汽车、造船、机械、电气、化工等领域[1]。但通用环氧树脂几乎都存在共同缺点:低温下黏度较大,质脆,抗冲击性能差,从而大大限制了其使用范围。本文采用两步法,利用价格相对低廉的腰果酚、壬基酚为基料与环氧氯丙烷在催化剂作用下发生开环反应,然后再在液体NaOH作用下发生闭环反应,合成出了具有较好增韧稀释作用的长碳链烷基苯基缩水甘油醚,并研究了其对环氧树脂性能的影响。
1实验部分
1·1主要原料和仪器
腰果酚:工业级,广东标利腰果实业有限公司;壬基酚:工业级,江苏长星化工有限公司生产;环氧氯丙烷:分析纯,天津市东丽区泰兰德化学试剂厂生产;环氧树脂CYD-128(E51):巴陵石化分公司环氧树脂事业部;固化剂C-1(胺值(KOH)=327mg/g):一种曼尼希碱型固化剂,自制;无水乙醇:分析纯,天津市东丽区天大化学试剂厂生产;氢氧化钠:分析纯,天津市凯通化学试剂有限公司生产;丙酮:分析纯,天津市东丽区天大化学试剂厂生产;盐酸:分析纯,武汉宏大化学试剂厂生产;简支梁冲击试验机,RH6050,江都市韧恒机械厂;万能材料试验机,江苏天惠试验机械厂;红外光谱仪,BXⅡ型,美国PerkinEleme公司。
1·2分析测试
1)黏度测试NDJ-1型旋转黏度计,上海安德仪器有限公司,技术标准:GB/T22314—2008。
2)环氧值测定及纯度计算环氧值测定参照盐酸-丙酮法[2]。产物纯度的计算方法:
3)红外光谱测试在PerkinElemerSpectrumBXⅡ傅里叶红外光谱仪上进行测定。分别对产物CGE、NGE、m(E51)/m(CGE)=80/20共混固化物及m(E51)/m(NGE)=80/20共混固化物进行测试。
4)力学性能测试拉伸性能、弯曲性能、冲击性能均按照树脂浇铸体性能试验方法(GB/T2567—2008),在试验机上进行测试。
1·2合成原理及方法
1·2·1合成原理
腰果酚基缩水甘油醚和壬基苯基缩水甘油醚的合成方法相同。采用两步合成法,第一步,在催化剂的作用下,取代酚使环氧氯丙烷开环,形成氯醚醇(见式1);第二步,在碱的作用下闭环形成产物(见式2)。
1·2·2合成方法
方法1:前面的反应步骤和方法1相同,只是后处理方法不同。反应完毕,将混合液倒入分液漏斗,加去离子水洗涤3~5次直至水相pH值达到中性。然后,减压脱挥发分,即得产物。
方法2:首先,按配比称取腰果酚(壬基酚)、环氧氯丙烷、催化剂置于装有电动搅拌机的三口烧瓶中。油浴加热至80~90℃,保温2~10h后,降温至55℃。然后,用平行加料管将质量分数为30%的NaOH水溶液缓慢滴加到装有腰果酚(壬基酚)混合液的三口瓶中,并控制滴加时间为0·5~3h,待滴加完毕后升温至55~60℃保持2h。其后,减压蒸馏,馏出其中的水分,温度控制在85℃以下,待没有任何液体蒸馏出来后撤去抽滤装置。最后,减压过滤,制得产物。
1·3制备样品
按配比称取环氧树脂E51和CGE或NGE,并根据其环氧值按等当量比依次加入计量的固化剂C-1于三口烧瓶中,搅拌,减压脱气,3min后停止搅拌,继续脱气10min,然后浇铸成型,室温固化12h,再将其置于烘箱中80℃后固化8h,脱模制得力学性能测试试样。