莰烯酰胺衍生环氧树脂合成及500ta工艺设计文献综述

 2022-04-27 20:29:35

松节油是世界上产量最大的一种天然芳香精油,我国的松节油资源十分丰富,年产量居于世界前列,但由于目前国内对松节油加工力度不够以及深加工起步较晚等原因,导致松节油多以原料形式出口或用作廉价的溶剂,使其潜在的价值未能得到充分利用。莰烯通常由松节油中含有的蒎烯异构化制得,莰烯是一种双环单萜烯类化合物,是alpha;-蒎烯和beta;-蒎烯的主要异构化产物,是精细化工领域中重要的原料。利用莰烯多元环结构具有的刚性、疏水性和化学稳定性来改善高分子材料的耐水性、热稳定性,化学稳定性和机械稳定性已经成为一个新的研究热点[1]

近年来,人们对松节油的开发利用已经非常全面,这为莰烯的开发利用打下了坚实的基础。目前,研究人员对莰烯的利用主要基于环外的双键结构,可通过还原、氧化、取代以及异构化反应合成一系列衍生物并广泛应用于医药[2]、生物燃料[3]、香料[4]、农药[5]及材料[6]等领域。所以,利用莰烯的再生资源优势,合成具有优异性能的可聚合单体,成为开发利用松节油资源的新方法。

1. 文献综述

1.1 环氧树脂概况

1.1.1 环氧树脂的定义

环氧树脂是指在分子中,含有两个以上的环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或者与多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使环氧基开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂[7]

1.1.2 环氧树脂的分类

根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类:缩水甘油醚类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油胺类环氧树脂,线型脂肪族类环氧树脂脂环族类环氧树脂。

1.2 改性环氧树脂研究进展

环氧树脂在一些高精尖领域不能满足需求,主要由于固化体系质脆、应力较大、易燃、不易降解、耐湿性和耐冲击性较差等。为解决这些问题,必须对环氧树脂进行改性。查阅国内外文献发现对环氧树脂的改性研究,主要集中在三个方面:增韧、阻燃和可降解。其中增韧改性研究是重中之重。目前,增韧改性主要有物理共混法和化学改性法两类方法。最早应用的方法是物理共混法,虽然可增加环氧树脂固化物的韧性,却破坏了体系的机械性能和耐热性等性能。化学改性法指向环氧树脂分子结构中引入分子片段或将含有柔性链段的固化剂引到固化体系中,使环氧树脂固化体系的分子结构改变,实现增韧。

1.2.1 橡胶改性环氧树脂

橡胶弹性体改性环氧树脂为研究最早的方法。橡胶的活性官能团如羟基、氨基、异氧酸酯基、稜基等与环氧树脂中的环氧基、羟基等发生反应,从而将柔性橡胶链引入到环氧树脂的三维网络空间结构中,显著改善环氧树脂的韧性。目前常用的有端鼓基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶两种改性方案。

武渊博[8]等研究了端环氧基丁腈橡胶对环氧树脂改性,随着丁腈橡胶含量升高,样品的断裂伸长率和冲击强度明显增加,但力学性降低明显,表明丁月青橡胶有一定的增韧效果。董玲[9]等研究了全硫化纳米梭基丁腈橡胶对环氧树脂的改性,结果表明加入丁腈橡胶后,固化体系的拉伸和弯曲性能降低,冲击强度明显提高。扫描电镜结果发现橡胶纳米粒子均匀分散在环氧树脂树脂基体中,证实丁腈橡胶能增韧改性环氧树脂。

目前利用橡胶增韧改性环氧树脂的方法较成熟,有些已工业化,但也存在不足即橡胶相具有耐热性较差,模量较低等缺点,因而会使固化体系的耐热性和耐老化性降低。

1.2.2 液晶聚合物增韧改性环氧树脂

1990年,学者们开始尝试利用液晶聚合物来增韧改性环氧树脂。与橡胶改性相比,用液晶对环氧树脂改性,可同时改善环氧树脂的耐热性和韧性。

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