技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種新型環(huán)氧樹脂前質(zhì)體雙酚F，以雙酚F為原料的環(huán)氧樹脂與以雙酚A為原料的環(huán)氧樹脂相比，有黏度低、作業(yè)性優(yōu)良等特點(diǎn)，同時也可被用作染料中間體、無溶劑型至固體份涂料、酚醛樹脂的改性劑和穩(wěn)定劑等方面，屬于化學(xué)材料與領(lǐng)域。
背景技術(shù)
環(huán)氧樹脂是復(fù)合材料的基體材料，種類繁多，性能優(yōu)良，表現(xiàn)出優(yōu)良的粘附力、力學(xué)性能、高絕緣性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、形式及尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及固化操作方便，使其用途為廣泛。我國自1958年開始對環(huán)氧樹脂進(jìn)行了研究，并以很快的速度投入了工業(yè)生產(chǎn)，至今已在全國各地蓬勃發(fā)展，除生產(chǎn)普通的雙酚A-環(huán)氧氯丙烷型環(huán)氧樹脂外，也生產(chǎn)其他各種類型的新型環(huán)氧樹脂，以滿足建設(shè)及經(jīng)濟(jì)各部門的急需。
雙酚F型環(huán)氧樹脂是由雙酚F(BPF)和環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下縮合而成的產(chǎn)物，它不僅具有雙酚A型環(huán)氧樹脂的一切優(yōu)良特性，還有其特的性能，尤其是黏度遠(yuǎn)低于雙酚A型環(huán)氧樹脂。雙酚F型環(huán)氧樹脂黏度是雙酚A型環(huán)氧樹脂的1/4左右，使雙酚F環(huán)氧樹脂在使用過程中可以少加甚至不加溶劑和活性稀釋劑，了生產(chǎn)過程中易然易爆的危險，減少了環(huán)境污染。并且可低溫固化，拓展了使用范圍，同時發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于雙酚A環(huán)氧樹脂。由于雙酚F型環(huán)氧樹脂具有其特的性能，國外環(huán)氧樹脂主要生產(chǎn)有品種比較的雙酚F型環(huán)氧樹脂產(chǎn)品。國內(nèi)外有關(guān)雙酚F環(huán)氧樹脂的合成及其性能研究的報道也表明雙酚F環(huán)氧樹脂研究開發(fā)的重要性。
雙酚F作為一種重要的化工中間體，其環(huán)氧樹脂具有黏度低、易于與固化劑交聯(lián)、對纖維浸漬性好等優(yōu)點(diǎn)，能滿足大型風(fēng)電葉片和加工注塑成型要求。此外，雙酚F與環(huán)氧烷加成即可得到聯(lián)苯二醇，此后與二元酸反應(yīng)得到聚酯樹脂。該樹脂具有粘度低、機(jī)械性能好與化學(xué)性能等特點(diǎn)，特別適宜制造耐腐材料。雙酚F還可加氫制成醇作為耐候性材料的原料、溴化制阻燃劑等?？傊呻p酚F參與制造的制品，其耐熱、耐水(濕)、絕緣等性能，特別是加工(作業(yè))和力學(xué)性能都有顯著的提高，因而能滿足高分子涂料、電子級環(huán)氧樹脂、鑄塑及澆鑄成型、阻燃性材料、大型風(fēng)電環(huán)氧樹脂等性能的要求，所以雙酚F產(chǎn)品具有較好的開發(fā)和應(yīng)用前景。然而，隨著人們對雙酚F性能的要求越來越高，目前的產(chǎn)品很難滿足人們的需求，需要開發(fā)出性能更加優(yōu)良的雙酚F產(chǎn)品。
為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計合成了一種新型環(huán)氧樹脂前質(zhì)體雙酚F，該新型雙酚F目前尚未見報道。

風(fēng)力發(fā)電是鼓勵和急需的節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目。風(fēng)電葉片露天工作,在承受強(qiáng)風(fēng)載荷、砂粒沖刷、紫外線照射、大氣氧化與腐蝕、酸鹽腐蝕、材料成本等方面有較高的要求。目前兆瓦級風(fēng)機(jī)葉片已采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,所需的環(huán)氧樹脂要求粘度低、對纖維浸透性好、耐沖擊性能高、韌性好。通用型環(huán)氧樹脂的粘度高、耐沖擊性及耐候性差,漆膜在戶外易粉化失光又欠,不宜作戶外用涂料和膠粘劑。研發(fā)新型風(fēng)電葉片環(huán)氧樹脂具有非常重要的意義。新型雙酚F環(huán)氧樹脂具有粘度低、耐溶劑性強(qiáng)、耐沖擊性能高、對纖維浸漬性和與玻璃鋼復(fù)合性能好、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)而被看好用于制造風(fēng)電葉片基制材料。主要原料雙酚F在國外已有生產(chǎn),但存在高酚醛比、性能的對位異構(gòu)體含量低、收率低、產(chǎn)物后處理復(fù)雜等問題,且采用了大倍數(shù)循環(huán)蒸發(fā)套用,又在加熱條件下反應(yīng),造成生產(chǎn)成本較高。而進(jìn)口雙酚F價格過高,致使國內(nèi)雙酚F環(huán)氧樹脂規(guī)?；a(chǎn)很少。論文先用、在磷酸催化劑和甲醇溶劑存在下,進(jìn)行親電取代反應(yīng)制備了雙酚F,研究了原料配比、催化劑磷酸用量、反應(yīng)溫度及時間對產(chǎn)物收率及其中對位異構(gòu)體含量的影響,得到了工藝參數(shù):/(mo1)=5:1,甲醇/=1:1,/磷酸=3:1,水/酸=2.5～3.0/1,反應(yīng)溫度45℃,反應(yīng)時間5h,在此反應(yīng)條件下,雙酚F產(chǎn)品收率達(dá)92.2%(以計,即每摩爾可以得到的雙酚F摩爾),所得的雙酚F產(chǎn)物中4,4'-位異構(gòu)體含量有73.2%。再用雙酚F與環(huán)氧氯丙烷在催化劑四甲基存在下進(jìn)行醚化反應(yīng),然后加入固體氫氧化鈉進(jìn)行環(huán)氧化脫氯反應(yīng),再精制得到雙酚F環(huán)氧樹脂。研究了原料配比、反應(yīng)時間和溫度對產(chǎn)品氯含量和環(huán)氧值的影響,確定了適宜的工藝條件:環(huán)氧氯丙烷/雙酚F(mol)=10:1,二氯丙醇/環(huán)氧氯丙烷=0.2,四甲基用量為2%(mol/BPF),醚化溫度為80℃,時間為5h,環(huán)氧化催化劑為粉末狀氫氧化鈉,過量2%,閉環(huán)溫度為70℃,時間為1.5～2.0h。在這一工藝條件下制得的雙酚F型環(huán)氧樹脂為淺黃色透明,低溫流動性好,收率為91%,環(huán)氧值達(dá)到0.57,有機(jī)氯為2.110-4,無機(jī)氯為1.310-4。經(jīng)傅里葉變換紅外光譜和核磁共振分析,初步確認(rèn)了所合成產(chǎn)品為雙酚F環(huán)氧樹脂。

以和為原料生產(chǎn)雙酚F環(huán)氧樹脂需要哪些設(shè)備
飛秒檢測發(fā)現(xiàn)環(huán)氧類膠粘劑主要由環(huán)氧樹脂和固化劑兩大部分組成。為改善某些性能，滿足不同用途還可以加入增韌劑、稀釋劑、促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑等材料。由于環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度高、通用性強(qiáng)，曾有“膠”、“大力膠”之稱，在航空、航天、汽車、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其中的助劑可以通過飛秒檢測測定其組成和含量。
環(huán)氧樹脂膠粘劑由環(huán)氧樹脂、固化劑、增塑劑、促進(jìn)劑、稀釋劑、填充劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑等組成。其中環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑是不可缺少的組分，其他則根據(jù)需要決定加否。
1、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)而相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物一、分類環(huán)氧樹脂的品種、牌號很多，但雙酚A縮水甘油醚環(huán)氧樹脂通常稱為雙酚A環(huán)氧樹脂是重要的一類。它占環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的90%。分子結(jié)構(gòu)非常的長在這里不說了！如果要知道的話可以點(diǎn)擊環(huán)氧樹脂將會有詳細(xì)的說明！在這里只作簡述：
1、雙酚A型環(huán)氧樹脂又稱通用型環(huán)氧樹脂和標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧樹脂，中國定名為E型環(huán)氧樹脂，由雙酚（BPA或DPP）與環(huán)氧氯丙烷（ECH）在氫氧化鈉下縮聚而得。
根據(jù)原料配比、反應(yīng)條件和采用的方法不同，可制得不同聚合度的低相對分子質(zhì)量的粘稠液體和高相對分子質(zhì)量、高軟化點(diǎn)固體。平均相對分子質(zhì)量300~7000。外觀為近乎無色或淡黃色透明粘稠液體或片狀脆性固體。環(huán)氧樹脂本身是熱塑性線型聚合物，受熱時液體樹脂粘度變低，固體樹脂軟化或熔融。溶于、甲乙酮、環(huán)已酮、醋酸乙酯、苯、、、無水、乙二醇等。
2、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂化學(xué)名稱為氫化雙酚A二縮水甘油醚，是由雙酚A加氫得到的六氫雙酚A與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下縮聚而得。是一種粘度非常低、凝膠時間長、耐候性相當(dāng)好的環(huán)氧樹脂。
3、雙酚F型環(huán)氧樹脂雙酚F型環(huán)氧樹脂化學(xué)名稱為雙酚F二縮水甘油醚，簡稱DGEBF或BPF，是由與在酸性催化劑下反應(yīng)生成雙酚F，再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得的無色或淡黃色透明粘稠液體
4、雙酚S型環(huán)氧樹脂雙酚S型環(huán)氧樹脂化學(xué)名稱為雙酚S二縮水甘油醚，簡稱為BPS或KGEBS，是由雙酚S與環(huán)氧甩丙烷在氫氧化鈉催化下制得的，雙酚S型環(huán)氧樹脂耐熱性高，熱變形溫度比雙酚A環(huán)氧樹脂高60~700C固化物寸穩(wěn)定，耐溶劑性良好。
5、雙酚P型環(huán)氧樹脂雙酚P型環(huán)氧樹脂是由以3-氯丙烯和為主要原料合成雙酚P，再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉在催化下縮聚制得。雙酚P型環(huán)氧樹脂環(huán)氧值為0.45eq/100g,有機(jī)氯含量1.38*10-3eq/100g,無機(jī)氯含量1.84*10-4eq/100g雙酚P型環(huán)氧樹脂分子鏈柔性大，低溫下流動性好，粘度低于雙酚A環(huán)氧樹脂，壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度雙酚A環(huán)氧樹脂。

環(huán)氧樹脂砂漿產(chǎn)品簡介：
是以改性飽和基環(huán)氧樹脂、固化劑及硬質(zhì)填料組成的高強(qiáng)度、抗沖磨蝕、粘結(jié)牢固的新型薄層修補(bǔ)材料。具有粘結(jié)修復(fù)可兼有堵漏、密封、防腐等功能，滲透力強(qiáng)能滲入混凝土表層。

環(huán)氧樹脂砂漿產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、具有抗?jié)B、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸腐蝕的性能，并與多種材料的粘結(jié)力很強(qiáng)。
2、可在潮濕基材表面施工，不需干燥，可在潮濕環(huán)境或水下硬化。
3、操作施工方便，與普通水泥砂漿施工相仿，容易清洗，用水可以清洗。

環(huán)氧樹脂有著許多的性能，而且環(huán)氧樹脂的種類很多，環(huán)氧樹脂固化劑的種類更多，可以進(jìn)行多種多樣的組合和配套，下面一起來了解環(huán)氧樹脂及其固化劑的性能。