081201012012.05.24化工与材料工程学院毕业论文小论文AG-80环氧树脂的制备研究The Preparation of AG-80 Resin学生学号 学生姓名 专业班级 指导教师 联合指导教师 完成日期吉林化工学院Jilin Institute of Chemical TechnologyAG-80环氧树脂的制备研究丁杰于晓波*（化工与材料工程学院，高分0801班）摘 要：本文以环氧氯丙烷与4, 4—二氨基二苯甲烷为原料通过溶液聚合合成AG-80环氧树 脂，乙二醇和水为促进剂影响聚合反应的主要因素有聚合温度、聚合时间、环化温度、环 化时间、环氧氯丙烷用量及液碱浓度通过单I大1素优化实验的方法确定出报佳的反应聚合条 件.采用减压抽滤法脱除溶剂，剩余组份为AG-80环氧树脂关键词：AG-80环氧树脂；4, 4—二氨基二苯甲烷；环氧氯丙烷0引言AG-80树脂，它的化学名称为4, 4-二氨基二苯基甲烷四缩水片油胺，简称氨基四官能 环氧⑷该树脂具有双酚A环氧树脂容易固化的优点，又山于在一个分子中有四个氨基，所 以它固化后交联密度大，他可以用胺类或酸酊类固化剂在室温下或加温下固化，有较好的耐 热性能和耐溶剂性能⑵役此外他还有耐辐射性能好受热后尺寸稳定的特点。
作为常用的碳 纤维复合材料基体树脂，属于耐热型环氧树脂，也可作为耐热胶黏剂然而与其他环氧树脂 —•样，其韧性比较低，限制了碳纤维复合材料的整体性能随着碳纤维复合材料的发展，人们研究发现了 TGDDM对碳纤维复合材料有良好的粘结 性，树脂休系在较高温度下仍具有良好的物理和力学性能⑹约从七十年代开始TGDDM作为 宇航碳纤维复合材料的基体材料得到了深入的研究和广泛的应用⑺国内首先开始了 TGDDM 的研究，Z后为了适应工业化生产的要求，又对TGDDM的合成工艺进行了改进，并进行了扩 大试产，至今己生产近百批树脂，并定名为AG-80环氧树脂他已广泛应用于DAD-5的导电 胶，E-7胶、SY-16胶、SG-200胶等⑻但在试产中其合成工艺仍不完善,故进行本次研究 1实验部分1-1 主要试剂实验原料及其规格见表1-1所示：表1-1实验原料及英规格试剂名称规格生产厂家环氧氯丙烷分析纯天津市瑞金特化学品有限公司MDA工业精制国药集团化学试剂有限公司乙一醉工业品天津市永大化学试剂有限公司甲苯分析纯烟台市双双化工有限公司丙酮分析纯烟台市双双化工有限公司1-2 主要实验仪器搅拌器三口烧瓶、温度计、电动搅拌器、冷凝管、分液漏斗、超级恒温水浴锅、滤纸、 真空泵、电子天平。
1.3 实验方法在装有搅拌器、冋流冷凝管和温度计的250毫升三口瓶内，先加入环氧氯丙烷、乙二醇 和水，开动搅拌，用水浴加热至50C左右，开始加入固体MDA粒子因反映放热，MDA应分 五次加入，每次间隔半小时左右，每次间隔半小时左右，并需用冷水浴冷却，控制反应温度 在55〜60CZ间加完MDA后维持605C继续反应，反应物山透明糖浆状慢慢浑浊，粘度 增大当反应物呈淡黄色快搅拌不动时，立即加入80毫升内酮，搅拌溶解；在搅样情况下 于605C反.应5〜10小时，再加入250毫升内-酮溶解（为使溶解完全口J加热至内酮冋流） 待反应物溶解透明后冷却至30C以下，分数次慢慢加入碱液环化（控制温度不超过400 ； 完毕后在40C下保温一小吋环化结束后加入250毫升甲苯，搅拌15分钟，静置分层収 上层树脂相，进行减压脱溶剂初始真空度200〜300汕nHg,使低沸点内酮蒸出当料温升 至70〜80C时，再慢慢升高真空度，最后真空度在大于750mm[Ig的条件下于120C维持一小 时,即可趁热过滤,得树脂约250克,产率95%左右2结果与讨论2.1 反应时间的影响改变反应时间进行对照实验，对反应时间与产品环氧值的关系进行分析，根据反应时间 与环氧值关系绘制了反应时间与环氧值的曲线图见图2・1。
广亠L7. ・ ・ ・ • •反应时；叩)坏童侑的的线阴|f-"0.T “I,："以|6 8 10 12 14反SUHffiKh)7 654*3210O.J a JO.G a Q02、guxQO.OO.O.QO.图2・1反应时间与坏氣值曲线图图2・2反应温度与产品坏氣值曲线图从图2-1中可以看出，随着聚合时间的増加，产品的环氧值增加，但在7小以后环氧值 增加的不明显并口随看时间的增加，树脂的颜色也有所加深，环氧值下降所以在实际生 产中应进行综合分析，以降低成本，节约能源为原则，选择合适的反应时间为7小时2.2 反应温度的影响根据控制单-变量实验的原则，为确沱最佳反应温度，改变反应温度进行对照实验，对 反应温度与产品环氧值的关系进行分析，根据反应温度与产品环氧值关系，绘制了反应温度 与产品环氧值的曲线图见图2-2山图2-2中可以看出，产品的环氧值随着反应温度的升高而增加但是在60C以后， 产品的环氧值有所下降，血且随着温度的増加，合成的环氧树脂的颜色有所加深，但是温度 过高可能发生分子増大的副反应，如MDA与环氧氯丙烷反应中间生成的氯醇与未反应MDA 上的胺基发生缩合等2.3 环氧氯丙烷用量的影响根据控制单一变量实验的原则，为确定最佳环氧氯内烷的用量，MDA用量为25g,改变 反环氧氯丙烷用量进行对照实验，对环氧氯丙烷用量与产品环氧值的关系进行分析，根据环 氧氯内•烷用量与产品环氧值的关系，绘制了环氧氯丙烷用量与产品环氧值的曲线图见图2-3 o环毎・位与环云敦内煜用后天系—坏缸債20 40 60 80环霰氛内烷用ff(R>87 6543210 aaao.aaaa H02>g)sulr,16 5 4 3 2z//■ ■ ■ ■ 1030 30； <%)10 50图2-3环氧值与环氧氯内烷用量的关系 图2-4液械浓度与产品环氧值的沃系山图2-3中可以看出随着环氧氯内烷的用量的增加环氧值增大，但是在环氧氯丙烷用量 在52.4g后增加缓慢。
理论上环氧氯丙烷的用量増大至116. 57g时，虽然有利于反应完全, 但是增加了环氧氯丙烷冋收工序，口在冋收过程中环氧氯丙烷容易自身开环聚合使树脂性能 下降所以在实际生产中应进行综合分析，以降低成本，节约能源为原则，选择则最适合的 环氧氯丙烷用量为52. 4g即环氧氯丙烷：MDA二1:4. 5为最合适的 2.4 液碱浓度的影响液碱在本次试验中是环化剂，故収用量对产品的环氧值有重要影响.根据液碱浓度与环 氧值关系，绘制了液碱浓度与产品环氧值关系的曲线图见图2-4o从图2-4中可以看出随着液碱浓度的增加产品的环氧值也逐渐增大，但随着液碱浓度继 续增加产品克到浓度达到30%时，环氧值也达到最大，继续增加液碱浓度，产品环氧值变化 不大几乎没变化，所以确立液碱浓度为30%最佳，在实际生产中可以根据降低成本，节约能 源效益最大化为原则选择最适的液碱浓度为30%2.5 环化时间的影响根据改变单一变量实验的原则，为确定最佳环化时间，改变环化时间进行对照实验，对 环化时间与产品环氧值的关系进行分析，根据环化时间与产品环氧值的关系，绘制了环化时 间与产品环氧值的曲线图见图2-5o€— G 5 q 3 220 W S 別 ISJ用们*fcl 口联爲f-Ui」氏i；亠坏*他h川1弘W 20 30 40 50 WmA图2 5环化时间与产品环氧值的关系图2 6环化温度与产品环氧值的关系山图2-5中可以看出，随着环化时间的增加产品的环氧值也随之增大，当环化时间增加5lj70min的时候环氧值达到最大值。
继续增加环化时间环氧值几乎保持不变，山此可以得出最佳环化时■间为70minP2.6 环化温度的影响根据控制单-•变量实验的原则，为确定最佳环化温，改变环化时间进行对照实验，对环 化温度与产品环氧值的关系进行分析，根据环化温度与产品环氧值的关系，绘制了环化温度 与产品环氧值的曲线图见图2-63山图2-6中可以看出，随看环化温度的升高产品的环氧值也随之增加，当温度达到40C 时环氧值达到最大，继续升温，会发现环氧值随温度升高而降低，山此町以确定最佳环化温 度为40C2.7 红外分析为进一步证明AG-80环氧树脂的结构，取反应温度60C,反应时间7h,环化温度40C, 环化时间lh,液碱浓度30%,环氧氯内烷与4, 4 一二氨基二苯甲烷之比1:4.5条件下所得图2-7环氧树脂红外光谱图在图2-7中，829cm-l为环氧树脂特征峰,1151 cm-1为C-0伸缩振动峰，在1517 cm-1 处出现了环氧树脂中苯环的骨架振动特征峰，829crn-l和798 cm-1处的两个峰显示为苯环 为对位二収代苯环3结论本论文进行了 AG-80环氧树脂的制备研究考虑反应温度、反应时间、环化温度，环化 时间，液碱浓度，环氧氯内烷用量等条件，对AG-80环氧树脂环氧值的影响，得到了此种环 氧树脂的最佳反应条件为：反应温度60C,反应时间8h,环化温度40C,环化吋间60min, 液碱浓度30%,环氧氯丙烷与4, 4,二氨基二苯甲烷配比为：1： 4.5,能制备出环氧值达到 0. 64的AG-80环氧树脂（环氧值低于文献值:0.85-0.95）。
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