双酚S环氧树脂的主要应用

2020/10/21 8:45:43

背景及概述[1-2]

双酚S环氧树脂是一种新型环氧树脂,由于引入了-SO2-极性基团,所以比较传统的双酚A环氧树脂有更好的挠曲、抗压强度和·热稳定性。其玻璃化温度较相同固化条件的双酚A环氧树脂体系高40℃以上。随着高分子材料应用的迅速扩大,对双酚S环氧树脂也有越来越多的研究。RainerE,UdoG,HeinrichHW等以两步法合成了双酚S环氧树脂,工艺复杂,需要进行多次实验,增加了实验工作量。SykoraV,SpacekV.J.Appl他们合成的双酚S环氧树脂,其环氧值低,影响了双酚S粘结性能的应用。针对上述现象,现有以下两种方法:(1)以碱作催化剂,一步沉淀法直接合成双酚S环氧树脂,该合成方法所得的双酚S环氧树脂化学稳定性好,热稳定性好,有很好的粘接性能,但该方法的反应条件不易控制;(2)相转移催化剂一步法合成双酚S环氧树脂,其工艺简单,合成的产品纯度高杂质少,环氧值高,但该方法中使用的四甲基溴化铵其熔点>300℃,进而使得该反应过程中的反应温度很高,反应时间也加长,因而影响工作效率。因此,研发一种产品收率高,环氧值高且反应时间缩短、工作效率提高的双酚S环氧树脂的合成方法。

性能[3]

采用高分子材料动态力学谱(TBA)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)两种方法研究了双酚S/双酚A环氧树脂/芳胺固化体系的固化过程。探讨了在双酚S环氧树脂(BPSER)和双酚A环氧树脂(BPAER)以不同质量比与固化剂4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)组成固化体系中,所得固化产物的相容性。结果表明,在一个很宽的BPSER/BPAER比例范围,其固化产物具有良好的相容性。研究双酚S环氧树脂的合成与固化反应的热性能。体系在不同固化程度下的玻璃化温度(Tg)可以由动态力学谱仪(TBA)测得。结果表明固化体系的玻璃化温度随反应程度的增加而升高。由于该体系分子结构中存在耐热的-SO2-基团,所以在固化程度相同的条件下,双酚S环氧树脂体系的玻璃化温度明显高于双酚A环氧树脂。完全固化的双酚S环氧树脂的玻璃化温度比相同体系的双酚A环氧树脂高40~50℃。以双酚S为基本原料,分别与对羟基苯甲酸乙酯、3-溴1-丙烯、6-溴1-己烯、乙二醇单烯丙基醚反应合成了一系列以双酚S型液晶环氧树脂,图1为所合成的树脂构。对材料的力学性能、热性能、微观形貌等方面进行了深入研究。研究发现加入一定比例的液晶环氧树脂能提高普通环氧树脂的玻璃化转变温度、抗冲击强度和热稳定性。

以双酚S环氧树脂、丙烯酸为原料,合成了双酚S环氧乙烯基树脂。使用FT-IR、lH-NMR、ESI/MS等手段表征了双酚S环氧乙烯基树脂的分子结构。结合1H-NMR跟踪合成反应,建立双酚S环氧乙烯基树脂乙烯基含量的反应时间控制曲线,使树脂中的乙烯基含量的可控。结合DSC、POM表征,发现乙烯基含量为50%(物质的量分数)的双酚S乙烯基树脂在92℃以下出现部分结晶。

应用[3]

以双酚S型环氧树脂/双酚A型环氧树脂作为复合环氧树脂体系,采用柔性固化剂对复合环氧树脂体系进行增韧改性,制备出一种强度和韧性俱佳的复合环氧树脂胶黏剂。以D230为柔性固化剂,制成的复合环氧树脂胶黏剂具有相对的剪切强度。且该复合胶黏剂的剪切强度随双酚S型环氧树脂含量或D230含量增加均呈先升后降态势,并且在w(D230)=40%或w(双酚S环氧树脂)=30%时相对,而且其对玻璃钢的粘接效果相对。双酚S环氧树脂可以用作涂料,其优点是流动性好,黏度较小,不易结块,易贮存,且浸润性好。也可作绝缘材料和电器保护件。如含n=0的双酚S环氧树脂100份,四氢苯酐66份,2,4,6-三(二甲基胺甲基)苯酚0.5份,在110~130℃下混合,冷却,成为粉状复合物,再将这种物质涂敷在PE膜上,于25℃下30d不聚结。以二对烯丙氧基乙氧基苯甲酸对双酚S酯和间氯代过氧化苯甲酸(MCPBA)为原料,采用氧化法合成了4,4′—二[4—(2,3—环氧丙氧基乙氧基)]苯甲酸双酚S酯(P-BPSAEB)环氧液晶化合物,并对其进行了结构分析。

以双酚S环氧树脂、KSCN为原料,合成了双酚S环硫树脂。建立了环氧基团转化率的表征方法,并对合成反应的各种影响因素进行了系统的研究。使用FT-IR、h-NMR对双酚S环硫树脂的结构进行表征。研究发现双酚S环硫树脂可以在无

外加固化剂的情况下发生自固化,固化反应级数n=0.949。除此之外,该双酚S环硫树脂还可降低一般的环氧树脂固化反应的活化能,起到加速固化的作用。在热性能方面,该双酚S环硫树脂可达到与双酚S环氧树脂等同的提高树脂耐热性的效果,使环氧树脂的热分解初始温度大于300℃。

制备[1-2]

方法1:双酚S环氧树脂的合成方法,通过相转移催化剂一步法合成双酚S环氧树脂,该合成方法具体步骤如下:

(1)投料:将一定量的双酚S125g、环氧氯丙烷700g与四丁基溴化铵3g加入装有搅拌桨、温度计和冷凝管的四口烧瓶中,在四口烧瓶中混合搅拌均匀,再向烧瓶中滴加占原料总量2%的催化剂氢氧化钠;

(2)控制反应条件:将温度升至80℃进行合成反应,反应1小时;

(3)合成产物:上述反应结束后将反应物溶液在常温下放置20小时,得白色沉淀产物795g。

方法2:双酚S环氧树脂的方法,包括合成和后处理的过程,其特征在于:

(1)在在装有冷凝管、温度计的三口烧瓶中将摩尔量为1∶2~20的双酚S和环氧氯丙烷混合,其中双酚S用溶剂溶解。

(2)控制反应温度在0℃~80℃,滴加碱类物质,碱与双酚S摩尔比的1~3∶1,并且用溶剂溶解。

(3)反应0.5~50h后,减压过滤得到固体

(4)加入去离子水反复洗涤产物,使洗涤液的PH值至6~8,得到双酚S环氧树脂。

主要参考资料

[1] CN201510774627.7一种双酚S环氧树脂的合成方法

[2] CN201110168776.0沉淀法制备双酚S环氧树脂

[3] 双酚S环氧树脂的研究进展

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