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苯并恶嗪树脂的性能、应用及前景苯并噁嗪树脂产生的背景酚醛树脂酚醛树脂是世界上早实现工业化的热固性合成树脂。迄今己有近的历史。由于其原料易得、价格低廉、生产工艺和设备简单而且产品具有的机械性能、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性因此它以成为工业部门不可缺少的材料具有广泛的用途。但是酚醛树脂结构上的薄弱环节是酚羟基和亚甲基容易氧化耐热性受到影响。随着工业的不断发展特别是各种车辆和机械使用工况条件及航空、航天和其他技术的发展对摩擦材料提出了新的要求如较高的分解温度、良好的热恢复性能、足够的摩擦系数、较好的耐磨性能及较低的噪音等。用纯酚醛树脂作为摩擦材料如轿车、摩托车刹车片和离合器片的基材还不能满足这些要求。传统未改性的酚醛树脂固化时放出水、脆性大、韧性差、耐热性不足即所谓的“三热”问题耐热性差热衰退严重干法制品热膨张、起泡热龟裂。
新型苯并恶嗪树脂,耐热性能更,更好的抗收缩性,整体性能更,在次依业新趋势。各方关注。 对新型热固性树脂苯并恶嗪在耐热改性方面取得的研究性进展,推出新型苯并恶嗪树脂,通过用苯并恶嗪分子的灵活性,将反应性基团或刚性基团引入到苯并恶嗪中,飞机制造工业一直充满着技能挑战的,对用航空等高尖领域需要的复合型材料提出了更高的需求。苯并恶嗪树脂性能,重量减轻将近30%,凭借其耐温稳定性和降低可燃性,可大幅下降飞机油耗。有助于改进航空航天业的健康和。苯并恶嗪通过改进的特性下降了质料耗费和废品危险性。苯并恶嗪树脂还有一个优势:固化处理后收缩程度更小,更好的性,耐热性和提高黏接性的内部应力。性价比更高,还节省工厂生产成本。
为满足日益增长的市场需求,亨斯迈化工材料公司(HuntsmanAdvancedMaterials)宣布将在苯并恶嗪树脂的研发和生产项目上投入更多资金,以致力于开发在湿热环境下耐热性能更强大、更持久且机械性能更的新型材料。鉴于其的性能,此种新型材料有望成为替换FST复合材料中酚醛树脂的更高性价比的材料。而伴随着中国高铁在全世界范围内的推广,这项新技术将在中国市场有着广阔的前景和未来。
为了致力于开发兼具FST属性和出色机械性能材料,亨斯迈专为苯并恶嗪树脂研发和生产而建造的全新设施已于2015年1月正式竣工。
随着苯并恶嗪研发工作的不断深入,近期亨斯迈推出的多项方案已充分苯并恶嗪树脂是一种可替代高温作业下酚醛树脂的低成本、材料,应用领域相当广泛,亦包括航空内饰的半结构化部件。在耐热性方面,苯并恶嗪树脂相较于环氧树脂与酚醛树脂,也具有更高的性价比与更高的综合效用。
此外,亨斯迈还适时推出固有耐火性树脂Araldite?MT35710FST,从而有利于进一步促进苯并恶嗪树脂的开发。
与酚醛树脂不同,Araldite?MT35710FST将自身定位于的酚醛树脂替代产品。
其成分中不含有游离酚,这与亨斯迈公司其它苯并恶嗪树脂产品一样,都有利于此类化学材料顺过REACH检测。性能方面,由于Araldite?MT35710FST在固化过程中不会有气体的释放,故促
使层压复材具备更佳的表面质量,同时像酚醛树脂一样能满足FST和释热要求。
Araldite?MT35710FST与传统的苯并恶嗪材料相比,Araldite?MT35710FST粘度更低,因而更适用于各种复合材料制造工艺(包括RTM等直接工艺)以及配制溶剂型和热熔型的预浸材料等。
苯并恶嗪树脂性能
1、高耐热性:固化完全后,玻璃化转变温度(Tg)在150℃以上
2、优良的电绝缘性能:苯并恶嗪开环聚合后,具有类似酚醛树脂的结构,具有良好的电绝缘性能;
3、良好的机械性能:苯并恶嗪树脂在适当的温度条件下即可固化,但固化温度和后处理温度较酚醛和环氧较高;但它和环氧树脂复合使用时,具有良好的力学性能。
本文研究了低粘度液态双酚F型环氧树脂的合成工艺条件对树脂性能的影响因素。双酚F型环氧树脂合成的工艺条件:环氧氯丙烷(ECH)/双酚F(BPF)=10/1,催化剂为苄基,用量为1,8%(mol/BPF),醚化温度为75℃,醚化时间为6,0h,闭环时间为1,0~1,5h,碱过量2%。
双酚F型环氧树脂苄基共缩聚
双酚F型液态环氧树脂具有较低的粘度,使用工艺性好,固化物耐腐蚀性等特点[1-3],且其固化物的力学性能与双酚A型环氧树脂相当,但是固化后交联密度高,存在内应力大、质脆,耐疲劳性、耐热性、耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等缺点[4-6]。为此,国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究,取得了丰硕的成果。与国外相比,我国生产的双酚F环氧树脂在粘度、性能等方面还有很大的差距,因此进一步研究双酚F环氧树的生产工艺条件是很有价值的。本文对双酚F型环氧树脂进行了合成,并对其进行了改性研究。
实验部分
(一)主要仪器设备及试剂
试剂:环氧氯丙烷均为工业品,,四丁基,苄基为分析纯试剂。
仪器:日本岛津FTIR-8700红外光谱仪(4000~400cm-1),产XT4双目显微熔点测定仪(温度计未经校正)。
(二)实验的合成原理
1、双酚F的合成原理;
2、双酚F环氧树脂的合成合成原理;
风力发电是鼓励和急需的节能环保项目。风电叶片露天工作,在承受强风载荷、砂粒冲刷、紫外线照射、大气氧化与腐蚀、酸盐腐蚀、材料成本等方面有较高的要求。目前兆瓦级风机叶片已采用碳纤维增强环氧树脂复合材料,所需的环氧树脂要求粘度低、对纤维浸透性好、耐冲击性能高、韧性好。通用型环氧树脂的粘度高、耐冲击性及耐候性差,漆膜在户外易粉化失光又欠,不宜作户外用涂料和胶粘剂。研发新型风电叶片环氧树脂具有非常重要的意义。新型双酚F环氧树脂具有粘度低、耐溶剂性强、耐冲击性能高、对纤维浸渍性和与玻璃钢复合性能好、使用成本低等优点而被看好用于制造风电叶片基制材料。主要原料双酚F在国外已有生产,但存在高酚醛比、性能的对位异构体含量低、收率低、产物后处理复杂等问题,且采用了大倍数循环蒸发套用,又在加热条件下反应,造成生产成本较高。而进口双酚F价格过高,致使国内双酚F环氧树脂规模化生产很少。论文先用、在磷酸催化剂和甲醇溶剂存在下,进行亲电取代反应制备了双酚F,研究了原料配比、催化剂磷酸用量、反应温度及时间对产物收率及其中对位异构体含量的影响,得到了工艺参数:/(mo1)=5:1,甲醇/=1:1,/磷酸=3:1,水/酸=2.5~3.0/1,反应温度45℃,反应时间5h,在此反应条件下,双酚F产品收率达92.2%(以计,即每摩尔可以得到的双酚F摩尔),所得的双酚F产物中4,4'-位异构体含量有73.2%。再用双酚F与环氧氯丙烷在催化剂四甲基存在下进行醚化反应,然后加入固体氢氧化钠进行环氧化脱氯反应,再精制得到双酚F环氧树脂。研究了原料配比、反应时间和温度对产品氯含量和环氧值的影响,确定了适宜的工艺条件:环氧氯丙烷/双酚F(mol)=10:1,二氯丙醇/环氧氯丙烷=0.2,四甲基用量为2%(mol/BPF),醚化温度为80℃,时间为5h,环氧化催化剂为粉末状氢氧化钠,过量2%,闭环温度为70℃,时间为1.5~2.0h。在这一工艺条件下制得的双酚F型环氧树脂为浅黄色透明,低温流动性好,收率为91%,环氧值达到0.57,有机氯为2.110-4,无机氯为1.310-4。经傅里叶变换红外光谱和核磁共振分析,初步确认了所合成产品为双酚F环氧树脂。
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