双酚A型环氧树脂胶粘剂的合成及配制

双酚A型环氧树脂胶粘剂合成及配制

    摘 要 以苯酚与丙酮为原料,以硫酸为催化剂,在助催化剂甲苯的作用下合成了 2,2 - 二羟苯基丙烷,即双酚 A。研究了硫酸的滴加速度、助催化剂甲苯的用量、反应温度、反应时间对双酚 A 收率的影响,并得出最佳的反应条件为:硫酸约每 min 13 滴,甲苯与苯酚质量比为1 4,反应时间为 2 h,反应温度为 35。收率为 22. 78%。双酚 A 的熔点为154 ~ 158不干胶标贴 。通过对所得产品的红外光谱与双酚 A 的标准红外光谱对比,可以基本证明所合成的产物就是双酚 A。利用所合成的双酚 A 与环氧氯丙烷反应,采用一步法合成路线,制备了双酚 A 型环氧树脂,合成过程中对双酚 A 与环氧氯丙烷的配比、碱的用量和反应温度等因素对其环氧值的影响进行了分析讨论。所制备的环氧树脂的环氧值为 0.475,配制的胶粘剂的室温固化时间为 3 h。在外力作用下,两铝片粘结的固化时间为 2. 0 h,无外力作用时,两铝片粘结的固化时间为 2. 5 h。对玻璃与铜电极进行粘结的室温固化时间为 3. 5 h,玻璃与铝电极粘结的固化时间为3. 5 h。
    关键词 双酚 A 环氧树脂 胶粘剂

    环氧树脂胶粘剂又称环氧胶粘剂,简称环氧胶。 自 20 世纪 50 年代开始应用以来,发展迅速,已经众所周知,几乎无所不粘,一直受宠不衰,是性能较为全面、应用相对广泛的一类胶粘剂,素有“万能胶”和“大力胶”之美称。
    在合成胶粘剂中环氧胶粘剂具有粘结力大、粘结强度高、固化收缩小、电性能优良、尺寸稳定好、抗蠕变性能强、耐化学介质、毒害性很低,无环境污染等优点。对金属、木材、塑料、玻璃、陶瓷、复合材料、混凝土、橡胶、织物等多种材料都具有良好的粘结能力。除了粘结性能之外,还有密封、堵漏、绝缘、防松、防腐粘涂、耐磨、导电、导磁、导热、固定、加固修补、装饰等作用。因此在航空、机械、石油、轻工、水力、化工、冶金、农机、铁路、医疗器械、工艺美术、文物修复、文体用品、日常生活等诸多领域都得到了极为广泛和非常成功的应用[1]。
    1 实验部分
    1. 1 实验主要试剂
    苯酚( 化学纯) ,双酚 A,丙酮,甲苯,苯,98% 硫酸,环氧氯丙烷,氢氧化钠,乙二胺,邻苯二甲酸二丁酯,碳酸钙,酚酞指示剂,试剂均为分析纯。
    1. 2 实验设备及仪器双锯片切割机
    MH - 250 调温型电热套( 北京科伟永兴仪器有限公司) ,XKJ -1 增力电动搅拌器( 姜堰市新康医疗器械有限公司) ,78 -1 磁力加热搅拌器( 苏州威尔实验用品有限公司) ,SGW X -4 显微熔点仪( 上海精密科学仪器有限公司) ,JM628 便携式数字温度计( 天津今明仪器有限公司) ,S. C. 202 型电热恒温干燥箱( 浙江省嘉兴县新胜电热仪器厂制造) ,MB - 104 型傅里叶变换红外光谱仪( 天津港东科技发展股份有限公司) 。
    1. 3 双酚 A 的合成[2 ~7]
    将 30 g 苯酚加入三口烧瓶中,用 8 mL 甲苯将其溶解,在不断搅拌下,加入 12 mL 丙酮。当其全部溶解后,温度达到 15 时,匀速搅拌下,开始逐滴加入浓硫酸 18 mL。保持反应混和物的温度在 35微波消解℃。溶液颜由无透明转为橘红,逐渐变粘,搅拌持续2 h。
    将上述液体以细流状倾入150 mL 冰水中并充分搅拌,则溶液中出现黄的小颗粒状物,静置。待溶液充分冷却后经减压过滤,将滤饼用水洗涤至呈中性,压紧抽干,再用滤纸进一步压干,然后进行烘干。粗产品先于 50 ~60烘干 4 h,然后再在 100 ~110烘干 4 h。粗产品用甲苯作进行重结晶,每 g 粗产品约需要8 ~10 mL 甲苯。产品先于50 ~60烘干4 h,然后再于 100 ~ 110 烘干 4 h。测定产物的熔点及红外光谱。
    1. 4 双酚 A 型环氧树脂的合成[8 ~16]
    将 22 g 双酚 A,28 g 环氧氯丙烷加入装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管及温度计的三口烧瓶中,搅拌并加热至 70,使双酚 A 全部溶解; 称取 8 g 氢氧化钠溶解在 20 mL 水中,倾入 60 mL 滴液漏斗中,慢慢滴加氢氧化钠溶液至三口烧瓶中,保持反应液温度在 70左右; 在 75 ~80继续反应 1. 5 ~2. 0 h,可观察到反应混和物呈乳黄; 向反应瓶中加入30 mL 蒸馏水和60 mL 苯,充分搅拌,倒入分液漏斗,静止分层后,分去水层; 油层用蒸馏水洗涤数次,直至分出的水相中呈中性无氯离子; 先常压蒸馏,除去苯; 然后减压蒸馏,除去苯、水及未反应的环氧氯丙烷。得到淡黄透明粘稠液。
    1. 5 环氧树脂胶粘剂的配制与固化
    本实验制得的是低相对分子质量的环氧树脂。按以下配方配制胶粘剂: 环氧树脂( 本实验产品) 10g,轻质碳酸钙( 填料) 6 g,邻苯二甲酸二丁酯( 增塑剂) 0. 86 mL,乙二胺( 固化剂) 0. 75 g,先将树脂与增塑剂混和均匀,然后加入填料混匀,最后加入固化剂,混匀后就可进行涂胶了。取少量胶粘剂分别涂于两片铝片、玻璃与铜电极、玻璃与铝电极上,胶层要薄而均匀,放置在室温下,测定其固化时间。
    2 结果与讨论wcdl
    2. 1 双酚 A 的合成
    2. 1. 1 反应温度对收率的影响
    由图 1 可知,反应温度应控制在 35恒温扩增仪℃为宜,反应温度过低,则反应速度过慢,会影响产率的提高。若温度过高,则会发生磺化反应等副反应,也会降低产量。
    2. 1. 2 硫酸的滴加速度对收率的影响
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