低分子量環(huán)氧樹(shù)脂的制備及測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)三 低分子量環(huán)氧樹(shù)脂的制備及測(cè)試一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過(guò)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的制備，掌握一般縮聚反應(yīng)的原理。2. 熟悉低分子量環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，了解環(huán)氧樹(shù)脂的用途。3. 掌握環(huán)氧值的測(cè)定方法。4. 掌握粘接強(qiáng)度的測(cè)定方法。二實(shí)驗(yàn)原理凡分子內(nèi)含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物，統(tǒng)稱為環(huán)氧樹(shù)脂。它是一種多品種、多用途的新型合成樹(shù)脂，且性能很好，對(duì)金屬、陶瓷、玻璃等許多材料具有優(yōu)良的粘結(jié)能力，所以有萬(wàn)能膠之稱，又因?yàn)樗碾娊^緣性能好、體積收縮小、化學(xué)穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度大，所以廣泛的被用做粘接劑，增強(qiáng)塑料(玻璃鋼)電絕緣材料、鑄型材料等，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有很大作用。 雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂中產(chǎn)量最大、使用最廣的一

2、個(gè)品種，有通用環(huán)氧樹(shù)脂之稱，它是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下反應(yīng)生成的。其反應(yīng)式如下： 雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂與乙二胺的固化反應(yīng)式如下：3 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑 三頸瓶，滴液漏斗，分液漏斗，電動(dòng)攪拌器，溫度計(jì)，減壓蒸餾裝置，恒溫水浴; 環(huán)氧氯丙烷，雙酚A，氫氧化鈉，苯，去離子水，鄰苯二甲酸氫鉀，鹽酸，吡咯； 紅外光譜儀。四實(shí)驗(yàn)步驟1. 雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的制備將22.02 g雙酚A和28.06 g環(huán)氧氯丙烷依次加入裝有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的250 mL三頸瓶中（如圖1所示）。用水浴加熱，升溫至75，攪拌雙酚A使其完全溶解。70下滴加40 mL，20%的NaOH溶液，二十分鐘滴加完畢。在80 繼續(xù)

3、反應(yīng)2 h，此時(shí)溶液呈乳黃色，停止加熱，降溫。加入苯60 mL，攪拌，使樹(shù)脂溶解后移入分液漏斗，靜置后分去水層，用pH紙檢測(cè)水層是否呈中性，用AgNO3溶液檢測(cè)水層是否含有氯離子。若水層pH值不等于7或者含有氯離子，再用蒸餾水洗數(shù)次，直到洗滌水相呈中性及無(wú)氯離子。分出有機(jī)層，將上層苯溶液倒入減壓蒸餾裝置中(如圖3所示)，先在常壓下蒸去苯，然后在減壓下蒸餾以除去所有揮發(fā)物。趁熱將燒瓶中的樹(shù)脂倒出，冷卻后得琥珀色透明的、粘稠的環(huán)氧樹(shù)脂，稱重得到22.08g環(huán)氧樹(shù)脂。 圖1 環(huán)氧樹(shù)脂合成裝置示意圖 圖2 滴定裝置示意圖 圖3 環(huán)氧樹(shù)脂減壓蒸餾裝置示意圖2. 環(huán)氧值的測(cè)定稱取3.89g氫氧化鈉，溶于9

4、00毫升蒸餾水中配成溶液，以酚酞為指示劑，用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定。編號(hào)鄰苯二甲酸氫鉀/gNaOH溶液消耗體積/mlNaOH溶液的濃度/平均值/0.433019.580.1083 0.10800.509923.200.10760.537824.380.1082用標(biāo)定濃度的氫氧化鈉溶液滴定鹽酸吡啶溶液，以酚酞為指示劑，確定鹽酸吡啶溶液的濃度。編號(hào)鹽酸吡啶溶液體積/mlNaOH溶液消耗體積/ml鹽酸吡啶溶液的濃度/平均值/20.0036.920.1994 0.200520.0037.330.2015準(zhǔn)確稱取環(huán)氧樹(shù)脂0.5122g左右，放入裝有磨口冷凝管的250 mL錐形瓶中，用移液管加入20 mL、0

5、.2mol/L鹽酸吡啶溶液，裝上冷凝管，在50 水浴上加熱溶解，回流加熱20 min。冷至室溫，以酚酞為指示劑，用已知濃度的NaOH溶液(如圖2所示)，滴至呈粉紅色為止。用同樣的操作做一次空白試驗(yàn)、計(jì)算環(huán)氧值。 3. 粘接試驗(yàn)及紅外光譜測(cè)定將玻璃片用棉花沾無(wú)水乙醇洗干凈后烘干，備用；稱取10 g環(huán)氧樹(shù)脂加入小燒杯中，滴加8滴乙二胺，用玻璃棒攪勻后，在玻璃片上涂一薄層，然后將玻璃片用螺旋夾夾緊，在室溫下放置48 h后，在110 烘箱內(nèi)烘1 h，用人力拉伸的方法感受粘接強(qiáng)度。分別對(duì)雙酚A，環(huán)氧氯丙烷和雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂做紅外光譜圖，并比較分析。5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 計(jì)算環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)率： 2. 測(cè)定產(chǎn)品的環(huán)

6、氧值式中空白滴定所消耗的%NaOH%標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)， mL；樣品滴定消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積數(shù)，mL；NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；樣品質(zhì)量，g。3. 測(cè)試環(huán)氧樹(shù)脂的粘接強(qiáng)度 施加強(qiáng)作用力不能把兩塊玻片分開(kāi)6、 實(shí)驗(yàn)討論1. 環(huán)氧樹(shù)脂合成時(shí)，NaOH溶液加入的快慢對(duì)合成有無(wú)影響？答：NaOH溶液加入的速度對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂合成石有影響的，NaOH溶液加入過(guò)快，環(huán)氧樹(shù)脂的聚合度會(huì)增大并出現(xiàn)結(jié)塊，不利于合成低分子量環(huán)氧樹(shù)脂，所以NaOH溶液的滴加速度要緩慢，以防局部過(guò)量而結(jié)塊。2. 原料摩爾比對(duì)雙酚A低分子環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧值是如何影響的？答：，當(dāng)原料摩爾比為1：1時(shí)，產(chǎn)物的聚合度極高，分子量極大，

7、末端環(huán)氧基所占比例極少，環(huán)氧值極小當(dāng)摩爾比與1相差愈大，環(huán)氧氯丙烷大大過(guò)量時(shí)，產(chǎn)物的聚合度極低環(huán)氧值較大，能得到雙酚A為低分子環(huán)氧樹(shù)脂3. 雙酚A，環(huán)氧氯丙烷和雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂紅外光譜的比較分析。答：雙酚A: 雙酚A的特征吸收峰：3362.60cm-1，OH伸縮振動(dòng)；2965.19 cm-1，甲基的CH伸縮振動(dòng)；1598.30 cm-1，芳烴C=C骨架伸縮振動(dòng)；1384.11 cm-1，CH3變形振動(dòng)；1238.07 cm-1，CO伸縮振動(dòng)；827.78 cm-1，芳環(huán)CH變形振動(dòng)（對(duì)位而取代）。環(huán)氧氯丙烷的特征吸收峰：2962.77 cm-1、2925.89 cm-1，亞甲基的CH伸縮振動(dòng)；1432.19 cm-1，亞甲基的變形振動(dòng)；1250.09 cm-1，COC伸縮振動(dòng)；831.04 cm-1，CCl伸縮振動(dòng)。環(huán)氧樹(shù)脂的特征吸收峰：3440.63 cm-1，OH伸縮振動(dòng)；3037.08苯環(huán)CH伸縮振動(dòng)；2965.77 cm-1、2928.11 cm-1，甲基、亞甲基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)；2871.82 cm-1，甲基、亞甲基的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)；1607.29 cm-1，芳烴C=C骨架伸縮振動(dòng)；1455.83cm-1，亞甲基的