腰果酚改性胺类环氧地坪固化剂的合成及性能研究
本文以天然产物废弃物腰果壳提取的腰果酚为原料,同甲醛和多元胺(二乙烯三胺,三乙烯四胺,间苯二甲胺,异佛尔酮二胺)反应,合成胺系环氧地坪固化剂；用正交实验和单因素实验探讨了环氧固化剂的合成工艺及环氧漆膜的性能,以红外图谱表征固化剂结构,热重分析(TG)表征漆膜耐热性能,并对合成固化剂与市售苯酚醛胺固化与环氧(E-51)制备漆膜进行性能对比。
制备腰果酚醛二乙烯三胺,讨论了反应时间、n(酚):n(醛):n(胺)及脱水压力等因素对固化剂性能的影响,结果显示,当n(酚):n(醛):n(胺)=1:1.2:1.4,反应2h,控制反应温度在95℃,脱水压力为0.0098Mpa时,得到漆膜的凝胶时间是29min,表干、实干时间为48min和22h,附着力1级,铅笔硬度3H,耐冲击性48kg·cm。正交试验得出合成最佳工艺结果显示:当n(酚):n(醛):n(胺)=1:1.2:1.4,反应2h,控制温度和脱水压力在95℃和0.0098 Mpa,漆膜铅笔硬度为3H。红外谱图分析,与中间体腰果酚甲醇相比,腰果酚醛二乙烯三胺的谱线中3450～3100 cm-1范围的吸收峰变宽是由于腰果酚甲醇中羟甲基与二乙烯三胺产生新键-NH-,且这个-NH-在3400cm-1左右的不对称伸缩振动及对称伸缩振动峰与酚羟基发生重叠,使得吸收峰下拉变宽,在1100cm-1左右出现的特征吸收峰为vc-N,结果显示腰果酚醛二乙烯三胺的生成。从热重曲线可见,市售苯酚醛胺固化膜在138～310℃范围有失重,所制腰果酚醛胺的膜在此温度范围无失重,其失重率为10％的温度是318.4℃,最大失重速率为373.2℃,均高于前者。
制得改性三乙烯四胺环氧固化剂,单因素实验研究结果显示,当n(酚):n(胺):n(醛)=1:1.3:1.2,反应2h,控制反应温度在95℃,脱水压力0.0098 Mpa时,得到漆膜的凝胶时间是28min,表干、实干时间分别为48min和21h,附着力1级,铅笔硬度为3H,耐冲击性48 kg.cm。得出合成最佳工艺结果显示:当n(酚):n(醛):n(胺)=1:1.2:1.4,反应时间2h,控制温度和脱水压力在95℃和0.0098 Mpa,漆膜铅笔硬度为3H。红外谱图分析,与腰果酚甲醇相比,合成样品中有C-N键和-NH-键的生成。从热重曲线可见,市售苯酚醛胺固化膜在138～310℃范围有失重,所制腰果酚醛胺的膜在此温度范围无失重,其失重率为10％的温度是331.1℃,最大失重速率为374.2℃,均高于前者。耐腐蚀性能研究结果表明:丙酮溶剂中腰果酚醛三乙烯四胺漆膜优于腰果酚醛二乙烯三胺。
制备腰果酚改性间苯二甲胺固化剂,单因素和正交试验研究结果显示:当n(酚):n(胺):n(醛)=1:1.3:1.2,控制反应时间,温度和脱水压力分别为3h,95℃,0.0098Mpa时,得到漆膜的凝胶时间是30min,表干,实干时间分别为50min和22h,附着力1级,铅笔硬度大于3H,耐冲击性50 kg.cm。合成固化剂与腰果酚甲醇红外谱图比较分析,结果显示腰果酚醛间苯二甲胺的生成。耐化学试剂性能研究:合成固化剂的漆膜在酸、碱、丙酮和汽油等溶液中没有被腐蚀,市售苯酚醛胺的漆膜有腐蚀。从热重曲线分析,市售酚醛胺环氧固化漆膜在138～310℃开始有部分失重,所制腰果酚醛胺的膜在此温度范围无失重,其失重率为10％的温度是312.9℃,失重率为50％的温度为464.1℃,最大失重速率为374.2℃,均高于前者。
研究了合成腰果酚醛异佛尔酮二胺固化剂的工艺条件及性能,当n(酚):n(胺):n(醛)=1:1.3:1.1,控制反应时间和温度分别为3h和95℃,脱水压力0.0095 Mpa时,得到漆膜的凝胶时间是30min,表干和实干时间分别为60min,22h,附着力1级,铅笔硬度3-4H,耐冲击性50kg·cm,拉伸强度47.5 Mpa、弯曲强度49.6 Mpa。红外谱图显示腰果酚醛异佛尔酮二胺中新键的生成。热重曲线对比分析,结果显示合成腰果酚醛异佛尔酮二胺漆膜的耐热性能优于市售苯酚醛胺。合成胺系固化漆膜与市售酚醛胺固化漆膜性能做了对比研究,合成腰果酚醛胺固化剂的漆膜耐冲击性、耐化学试剂性能均优于市售苯酚醛胺,应与腰果酚分子的长链烷基有关.腰果酚醛间苯二甲胺和腰果酚醛异佛尔酮二胺的耐冲击性相对于腰果酚醛脂肪胺明显提高,可达到50kg.cm.可能来源于分子中的芳环或脂环结构,其中,腰果酚醛异佛尔酮二胺中的饱和环烷结构,可使漆膜更耐汽油和丙酮等溶剂。
腰果酚醛胺;环氧树脂;地坪固化剂;合成工艺;耐化学性;热重分析
广东工业大学
硕士
应用化学
王飞镝
2011
中文
TQ314.256
84
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）