张小博1 刘海萍2
(1.北京化工大学北方学院,三河065201;2.三河市金贝金刚石应用技术有限公司,三河065201)
摘要：通过聚醚多元醇和甲基丙烯酸甲酯进行酯交换反应,然后利用多元胺与烯双键的加成改性,将多乙烯多胺与甲基丙烯酸酯反应,合成了含甲基丙烯酸聚醚多元醇酯柔性基团的新型环氧树脂室温固化剂。通过IR等方法对产物进行了表征,探讨优化了各种反应条件,并考察了其对环氧树脂性能的影响。
关键词：酯交换,多乙烯多胺,固化剂,环氧树脂,固化性能
环氧树脂室温快速固化体系,以其优异性能广泛应用于国民经济和军事等各个领域。以往的环氧树脂室温快速固化体系中主要采用脂肪族多元胺体系。它虽然反应速度很快, 能够在30~40min凝胶,48h后可达到较高的固化度,但其产物韧性不高,操作时毒性很大,刺激性很强,配比太严[1-3]。所以,开发一种新型韧性好,低毒性,又能室温快速固化的环氧树脂固化体系势在必行。
本方法利用多元胺与烯双键的加成改性,将多乙烯多胺与甲基丙烯酸酯反应,合成新型环氧树脂室温柔性固化剂,并考察了其对环氧树脂性能的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料及规格
甲基丙烯酸甲酯,对苯二酚,正己烷,多乙烯多胺,甲醇均为分析纯,成都科龙化工试剂厂;聚醚多元醇,催化剂,自制。
1.2 仪器及测试方法
红外光谱:WGH-30/6型;拉伸剪切强度:微机控制电子万能试验机,深圳市新三思材料检测有限公司;黏度:NDJ-8S 数字显示黏度计;化学分析:凝胶化时间,平板抽丝法;收率测 定及计算:收率=实际产物量/理论产物量(以聚醚多元醇摩 尔计)×100%。
1.3 实验方法
合成步骤:
(1)丙烯酸多元醇酯的合成
取聚醚多元醇和甲基丙烯酸酯(MA)加入三口瓶中,加入正己烷,阻聚剂,在反应温度80~85℃脱水,将温度控制在 70℃左右加入催化剂,重新加热,回流反应,反应一段时间后, 冷却至室温,减压蒸馏得产物。
(2)目标产物
取上述制备的产物和多乙烯多胺,甲醇,加入到三口瓶 中,<30℃搅拌反应一定时间,减压蒸馏除去胺和甲醇,得 产物。
2 结果与讨论
2.1 反应条件的探讨
2.1.1 酯交换反应时间对产率的影响
反应时间的长短,直接影响反应的转化率和产率。反应 时间短,反应不完全,则甲醇馏出量达不到理论值,由此可推断,醇的转化率不能接近100%,因此,足够的反应时间是达到最高转化率必须的;反应时间过长,尽管转化率有所提高但不 经济,而且反应体系长时间在高温下容易发生聚合反应使反应副产物增加,产率非但不能提高反而降低。最佳反应时间 为8h。反应时间与转化率关系如图1所示。
2.1.2 反应温度对产率的影响
投入的甲基丙烯酸甲酯沸点为100℃,所以开始沸腾回流 在100℃左右,随着酯交换产物的生成,原料越来越少,要使之回流必须提高温度使之继续反应。温度在120~125℃之间时,聚醚多元醇转化率上升不大,所以,一般把反应温度控制 在从100℃开始到125℃结束。