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1、 目 录1 前言-42 实验部分42.1 实验原理42.1.1 双酚A型环氧树脂的合成原理42.12 双酚A型环氧树脂的固化原理-52.2 实验药品及仪器52.3 实验过程-62.3.1 双酚A型环氧树脂的制备-62.3.2 双酚A型环氧树脂的固化-62.3.3 环氧树脂的环氧值的计算-63 实验数据与结果-74 参考文献8摘要：环氧树脂是一种热固性树脂，因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性，而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面固化工艺会对环氧树脂固化物的性能产生重要影响。关键词：环氧树脂，热固性树脂，固化工艺1 前言环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应性环氧基
2、团的树脂化合物。环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能，如对各种材料特别是对金属的粘着力很强，有卓越的耐化学腐蚀性，力学强度很高，电绝缘性好，耐腐蚀，等等。此外，环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩很小。环氧树脂的上述优异特性使它有着许多非常重要的用途。广泛用于粘合剂（万能胶），涂料、复合材料等方面。环氧树脂的种类繁多，为了区别起见，常在环氧树脂的前面加上不同单体的名称。如二酚基丙烷（简称双酚A）环氧树脂（由双酚A和环氧氯丙烷制得）；甘油环氧树脂（由甘油和环氧氯丙烷制得）；丁烯环氧树脂（由聚丁二烯氧化而得）；环戊二烯环氧树脂（由二环戊二烯环氧化制得）。此外，对于同一类型的环氧
3、树脂也根据它们的粘度和环氧值的不同而分成不同的牌号，因此它们的性能和用途也有所差异。目前应用最广泛的是双酚A型环氧树脂的一些牌号，通常所说的环氧树脂就是双酚A型环氧树脂。合成环氧树脂的方法大致可分两类。一类是用含有环氧基团的化合物（如环氧氯丙烷）或经化学处理后能生成环氧基的化合物（如1.3二氯丙醇）和二元以上的酚（醇）聚合而得。另一类是使含有双键的聚合物（如聚丁二烯）或小分子（如二环戊二烯）环氧化而得。环氧树脂固化反应的研究对材料性能的提高与固化工艺的设计十分关键，而相关的环氧树脂固化反应研究的文献报道甚少。为此，本研究选用双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下制备双酚A型环氧树脂。2 实验部分2
4、.1 实验原理2.1.1 双酚A型环氧树脂制备原理式中n一般在0到25之间。2.1.2 双酚A型环氧树脂固化原理应用的固化剂种类很多。不同的固化剂，其交联反应也不同。现以室温下即能固化的乙二胺为例，它是按下列反应进行的：2.2 实验仪器及药品2.2.1 实验仪器表1 实验的主要仪器仪器名称仪器型号生产厂家循环水式真空泵SHZ-O巩义市英峪予华仪器厂集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101B上海雷磁仪器厂电子天平S210S北京赛多利斯公司碱式滴定管/天津市泰斯特仪器有限公司电热套PTHW河南裕华仪器有限公司2.2.2 实验药品双酚 A ，环氧氯丙烷，丙酮，乙二胺，氢氧化钠等。2.3 实验步骤2.3.
5、1 双酚A型环氧树脂的制备在500mL三口瓶上装好搅拌器、回冷凝管和温度计。加入11.4g（0.05mol）双酚A、46.5g（0.5mol) 环氧氯丙烷，0.250.5 mL蒸馏水。称取4.1g（0.11mol）NaOH，先加入l10量的NaOH注1并开动搅拌，缓慢加热至8090。反应放热并有白色物质（NaCl）生成。维持反应温度在90。约10min后再加入110量的NaOH，以后每隔10min加一次NaOH，每次都加NaOH总量的110，直至将4.1gNaOH加完。继续反应25min后结束反应。产物为浅黄色。将反应液过滤除去副产物NaCl，减压下蒸馏除去过量的环氧氯丙烷（回收）（60-70
6、）。停止蒸馏，将剩余物趁热倒入小烧杯中，得到淡黄色、透明。粘稠的环氧618树脂，产量约15g。2.3.2 双酚A型环氧树脂的固化在50mL小烧杯中放入上述环氧618树脂5g，再加入0.5g（树脂的10）乙二胺，边加边搅拌。搅匀。取出2.5g树脂倒入一干燥的小试管或其他小容器（如瓶子的内盖）中，在40oC水浴下放置2小时，观察结果。2.3.3 环氧树脂的环氧值的计算环氧值是环氧树脂的重要性能指标，可用以鉴定环氧树脂的质量，或计算固化剂的用量。采用盐酸丙酮法测定该侧链的环氧树脂的环氧值，在锥形瓶中称取0.482g的环氧树脂，准确吸取15mL的盐酸丙酮溶液（须用标准NaOH溶液标定），静置1h，然后
7、加入两滴酚酞指示剂，用0.1mol/L的标准NaOH溶液（须用邻苯二甲酸氢钾标定）进行滴定至粉红色，且30s内不退色。消耗NaOH的体积V2，同时，按上述条件进行空白试验消耗NaOH的体积V1，则环氧值为:注：1. 盐酸-丙酮法：盐酸-丙酮法是测定环氧值的最常用方法之一。配制盐酸-丙酮溶液：取1mL盐酸（AR），加入到40mL丙酮（AR）中，摇匀后置于贴有相应标签的试剂瓶中，加盖待用。2 双酚A环氧树脂的制备中开始滴加要慢些，环氧氯丙烷开环是放热反应，反应液温度会自动升高。3 实验数据与结果3.1 NaOH水溶液的标定邻苯二甲酸氢钾质量（g）NaOH(mL)C（NaOH）mol/L10.204
8、42640.362920.20912.680.363930.20872.560.3789平均020742.660.36803.2 丙酮-盐酸溶液的标定盐酸丙酮体积（mL）NaOH的体积（mL）C(盐酸-丙酮mol/L)156.580.483256.570.472356.390.477平均56.520.4773.3 树脂盐酸-酮溶液反应后用NaOH溶液滴定产物编号产物质量（g）盐酸-丙酮溶液（mL）NaOH体积（mL）10.2491010.0220.342107.523.4 实验结果环氧值E1=(100.477-10.0280.368) 0.001100/0.249=0.4348环氧值E2=（1
9、00.477-7.520.368）0。001100/0.342=0.5855固化剂用量计算每100g环氧树脂所需乙二醇安的用量M1=149/30.4348=21.95g每100g环氧树脂所需乙二醇安的用量M2=149/30.5855=28.69g4 参考文献1 张肇英,黄玉惠,廖兵等.环氧树脂水性化及其固化J.高分子通报.2000， (3):7782.2 王德中.环氧树脂生产与应用M.北京：化学工业出版社，2002.3 宣兆龙,易建政,张倩.环氧树脂的弹性体增韧改性研究.现在塑料加工应用J,2003,15(6)：5860.4 董元彩，孟卫，魏欣等.环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料的制备及性能.塑
10、料工业J,1999, 27 (6): 3738.5 施利毅，张剑平，华彬.聚氨酯环氧树脂接枝互穿网络聚合物制备和材料拉伸性能.上海大学学报J，1998, 4 (6): 675680.6 管云林，郭锦棠，邵蕾等.聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物相行为与断裂拉伸强度.材料研究学报J，1996, 10 (3): 313318.5聚乙烯（PE）简介1.1聚乙烯化学名称：聚乙烯英文名称：polyethylene，简称PE结构式： 聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，也包括乙烯与少量-烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。1.1.1聚乙烯的性能1.一般性能聚
11、乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无嗅、无味、无毒，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀。工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒，制成半透明的颗粒状物料。PE易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度，也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。2.力学性能PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外，其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大，除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE由于支化度大，结晶度低，密度小，各项力学性能较低，但韧性良好，耐冲击
12、。HDPE支化度小，结晶度高，密度大，拉伸强度、刚度和硬度较高，韧性较差些。相对分子质量增大，分子链间作用力相应增大，所有力学性能，包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表1-1。表1-1 几种PE力学性能数据性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸强度MPa拉伸弹性模量MPa压缩强度MPa缺口冲击强度kJm-2弯曲强度MPa414672010030012.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.热性能PE受热后，随温度的升高，结晶部分逐渐熔化，无定形部分
13、逐渐增多。其熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125137，MDPE的熔点约为126134，LDPE的熔点约为105115。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。PE的玻璃化温度（Tg）随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异，而且因测试方法不同有较大差别，一般在-50以下。PE在一般环境下韧性良好，耐低温性(耐寒性)优良，PE的脆化温度(Tb)约为-80-50，随相对分子质量增大脆化温度降低，如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140。PE的热变形温度(THD)较低，不同PE的热变形温度也有差别，LDPE约为3850(0.45MPa，下同)，MDPE约为5075，HDPE约为6080。PE的最高连续使用温度不算太低，LDPE约为82100，MDPE约为105121，HDPE为121，均高于PS和PVC。PE的热稳定性较好，在惰性气氛中，其热分解温度超过300。PE的比热容和热导率较大，不宜作为绝热材料选用。PE的线胀系数约在(1530)10-5K-1之间，其制品尺寸随温度改变变化较大。几种PE的热性能见表1-2。表1-2几种PE热性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯熔点热降解温度(氮气)热变形温度(0.45MPa)脆化温度线性膨胀系数(10-
