环氧树脂的制备、固化及环氧值测定.docx

实验 5 环氧树脂的制备、固化及环氧值测定一、实验目的1 了解环氧树脂制备的基本原理，掌握环氧树脂制备方法2 掌握环氧树脂环氧值测定的方法，并由环氧值计算制备树脂的分子量3 了解环氧树脂固化的基本原理二、 实验原理环氧树脂是指含有环氧基的聚合物，它有多种类型，如环氧氯丙烷与酚醛缩合物反应生 成的酚醛环氧树脂，与甘油生成的甘油环氧树脂，与二酚基丙烷（双酚A）反应生成的二丙 烷环氧树脂等环氧树脂预聚体为主链上含醚键和仲羟基、端基为环氧基的预聚体其中的醚键和仲羟 基为极性集团，可与多种表面之间形成较强的相互作用，而环氧基则可与介质表面的活性基， 特别是无机材料或金属材料表面的活性基起反应形成化学键，产生强力的黏结，因此环氧树 脂具有独特的黏附力，配制的胶黏剂对多种材料具有良好的粘接性能，常称“万能胶”，可 用于涂料，浇铸，层压材料，浸渍及模具等目前使用的环氧树脂预聚体90%以上是由双酚A与过量的环氧氯丙烷缩聚而成In4 2>CI-cil—CHj —，<)H改变原料配比、聚合反应条件（如反映戒指、温度及加料顺序等），可获得不同分子量 与软化点的产物为使产物分子链两端都带环氧基，必须使用过量的环氧氯丙烷。

树脂中环 氧基的含量是反映控制和树脂应用的重要参考指标，根据环氧基的含量可计算产物分子量， 含氧基含量也是计算固化剂用量的依据环氧基含量可用环氧值或环氧基的百分含量来描 述环氧基的百分含量是指每100g树脂中所含环氧基的质量而环氧值是指每100g环氧树 脂所含环氧基的摩尔数环氧值采用滴定的方法来获得环氧树脂未固化时为热塑性的线型结构，使用时必须加入固化剂环氧树脂的固化剂种 类很多，有多元的胺、羧酸、酸酐等使用多元胺固化时，固化反应为多元胺的氨基与环氧 预聚体的环氧端基之间的加成反应该反应无需加热，可在室温下进行，叫冷固化反应式 如下：用多元羧酸或酸酐固化时，交联固化反应是羧基与预聚体上仲羟基及环氧基之间的反应，需在加热条件下进行，称为热固化如用酸酐作固化剂时，反应式可示意如下：——CH -Cllt—三、主要药品与仪器双酚A： 22.5g 环氧氯丙烷：28gNaOH水溶液：8gNaOH溶于20ml水 苯：60ml四颈瓶（250ml） 搅拌器 温度计 回流冷凝管滴液漏斗（60ml） 水浴锅 分液漏斗移液管四、实验步骤4.1 树脂制备在如图9-1所示的反应装置中分别加入22.5g（0.1mol）双酚A，8g（0.3mol）环氧氯丙烷， 开动搅拌，加热升温至65°C，待双酚A全部溶解后，将NaOH水溶液自滴液漏斗中慢慢滴加 到反应瓶中，注意保持反应温度在70C左右，约0.5h滴完。

在75-80C继续反应1.5-2h, 可观察到反应混合物呈乳黄色停止加热，冷却至室温，向反应瓶中加入30ml蒸馏水和60ml 苯，充分搅拌后，倒入250ml的分液漏斗中，静置，分去水层，油层用蒸馏水洗涤数次，直 至水层为中性且无氯离子（用AgNO3溶液检测）油相用旋转蒸发仪出去绝大部分的苯、水、 未反应环氧氯丙烷，再真空干燥得环氧树脂图 9-1 环氧树脂合成反应装置4.2 环氧值的测定取125ml碘瓶两只，各准确称取环氧树脂1g （精确到mg）,用移液管分别加入25ml盐 酸-丙酮溶液，加盖摇动使树脂完全溶解在阴凉处放置约1h，加酚酞指示剂3滴，用NaOH 乙醇溶液滴定，同时按上述条件作空白对比环氧值E按下式计算：｛匕一匕尢式中 Vj —空白満定所澹耗瘠液休积，mLtV,-样品消耗的MtOH湃被体积，m3f——WOH港液的戟度.moi - L 1 1fli —树脂质fit -注：盐酸-丙酮溶液由2ml盐酸溶于80ml丙酮中，现配现用NaOH乙醇溶液由4gNaOH溶于100ml乙醇中，以酚酞做指示剂，用标准邻苯二甲酸氢钾 溶液标定，现配现用4.3 树脂固化试验树脂以乙二胺为固化剂的固化情况。

在一干净的表面皿中称取4g环氧树脂，加入0.3g 乙二胺，用玻璃棒调和均匀，室温放置，观察树脂固化情况记录固化时间五、思考题(1) 在合成环氧树脂的反应中，若NaOH的用量不足，将对产物有什么影响?(2) 环氧树脂的分子结构有何特点,为什么环氧树脂具有良好的粘结性能？(3) 为什么环氧树脂使用时必须加入固化剂，固化剂的种类有哪些?(4) 根据所测环氧值计算所得聚合产物的分子量。