低分子量环氧树脂的制备及测试

实验三低分子量环氧树脂的制备及测试一•实验目的1. 通过双酚A型环氧树脂的制备，掌握一般缩聚反应的原理2. 熟悉低分子量环氧树脂的制备方法，了解环氧树脂的用途3. 掌握环氧值的测定方法4. 掌握粘接强度的测定方法二•实验原理凡分子内含有环氧基团的聚合物，统称为环氧树脂它是一种多品种、多用途的新型合 成树脂，且性能很好，对金属、陶瓷、玻璃等许多材料具有优良的粘结能力，所以有万能胶 之称，又因为它的电绝缘性能好、体积收缩小、化学稳定性高、机械强度大，所以广泛的被 用做粘接剂，增强塑料（玻璃钢）电绝缘材料、铸型材料等，在国民经济建设中有很大作用 双酚A型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、使用最广的一个品种，有通用环氧树脂之称， 它是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的其反应式如下：(n+2)CH2 /CH — CH2Cl + (n+1)HOOH2pCH厂 H2C —OO.oh (n+2)NaOH 丫OHCH3双酚A型环氧树脂与乙—O—CH2—C匸 CH2 +(n+2)NaCl+(n+2)H2OO胺的固化反应式如下：H2N(：H2CH2NH2 +三. 实验仪器及试剂三颈瓶，滴液漏斗，分液漏斗，电动搅拌器，温度计，减压蒸馏装置，恒温水浴 环氧氯丙烷，双酚A,氢氧化钠，苯，去离子水，邻苯二甲酸氢钾，盐酸，吡咯； 红外光谱仪。

四. 实验步骤1. 双酚A型环氧树脂的制备① 将22.02 g双酚A和28.06 g环氧氯丙烷依次加入装有搅拌器、滴液漏斗和温度计的 250 mL三颈瓶中（如图1所示）用水浴加热，升温至75°C，搅拌双酚A使其完全溶解② 70C下滴加40 mL, 20%的NaOH溶液，二十分钟滴加完毕在80 C继续反应2 h， 此时溶液呈乳黄色，停止加热，降温③ 加入苯60 mL,搅拌，使树脂溶解后移入分液漏斗，静置后分去水层，用pH纸检测 水层是否呈中性，用AgNO3溶液检测水层是否含有氯离子若水层pH值不等于7或者含 有氯离子，再用蒸馏水洗数次，直到洗涤水相呈中性及无氯离子④分出有机层，将上层苯溶液倒入减压蒸馏装置中（如图3所示），先在常压下蒸去苯， 然后在减压下蒸馏以除去所有挥发物趁热将烧瓶中的树脂倒出，冷却后得琥珀色透明的、 粘稠的环氧树脂，称重得到22.08g环氧树脂图1环氧树脂合成装置示意图图2滴定装置示意图图3环氧树脂减压蒸馏装置示意图2. 环氧值的测定① 称取3.89g氢氧化钠，溶于900毫升蒸馏水中配成溶液，以酚酞为指示剂，用邻苯二甲酸氢钾标定编号 、、、邻苯二甲酸氢钾/gNaOH溶液消耗 体积/mlNaOH溶液的浓 度 / mol - L-1平均值/ mol - L-1①0.433019.580.10830.1080②0.509923.200.1076③0.537824.380.1082②用标定浓度的氢氧化钠溶液滴定盐酸一吡啶溶液，以酚酞为指示剂，确定盐酸一吡啶 溶液的浓度。

编号盐酸一吡啶溶液 体积/mlNaOH溶液消耗 体积/ml盐酸一吡啶溶液 的浓度/mol - L-1平均值/ mol - L-1①20.0036.920.19940.2005②20.0037.330.2015③ 准确称取环氧树脂0.5122g左右，放入装有磨口冷凝管的250 mL锥形瓶中，用移液 管加入20 mL、0.2mol/L盐酸一吡啶溶液，装上冷凝管，在50 °C水浴上加热溶解，回流加 热 20 min④ 冷至室温，以酚酞为指示剂，用已知浓度的NaOH溶液（如图2所示），滴至呈粉红色 为止用同样的操作做一次空白试验、计算环氧值3. 粘接试验及红外光谱测定① 将玻璃片用棉花沾无水乙醇洗干净后烘干，备用；② 称取10 g环氧树脂加入小烧杯中，滴加8滴乙二胺，用玻璃棒搅匀后，在玻璃片上 涂一薄层，然后将玻璃片用螺旋夹夹紧，在室温下放置48 h后，在110 C烘箱内烘1 h,用 人力拉伸的方法感受粘接强度③ 分别对双酚A,环氧氯丙烷和双酚A型环氧树脂做红外光谱图，并比较分析五.实验结果1. 计算环氧树脂产率：22 08产率= xlOO% = 80.26%27.512. 测定产品的环氧值环氧值一皿_（3皿-3L⑻心10如—广*收10m L0x0.5122式中V 0——空白滴定所消耗的\%NaOH\%标准溶液的体积数，mL；V1——样品滴定消耗的NaOH标准溶液的体积数，mL；M ——NaOH标准溶液的浓度，mol/L；m ——样品质量，go3. 测试环氧树脂的粘接强度施加强作用力不能把两块玻片分开六、实验讨论1. 环氧树脂合成时，NaOH溶液加入的快慢对合成有无影响？答：NaOH溶液加入的速度对环氧树脂合成石有影响的，NaOH溶液加入过快，环氧树脂的聚 合度会增大并出现结块，不利于合成低分子量环氧树脂，所以NaOH溶液的滴加速度要缓慢， 以防局部过量而结块。

2. 原料摩尔比对双酚A低分子环氧树脂环氧值是如何影响的？答：，当原料摩尔比为1： 1时，产物的聚合度极高，分子量极大，末端环氧基所占比例极少, 环氧值极小.当摩尔比与1相差愈大，环氧氯丙烷大大过量时，产物的聚合度极低.环氧值 较大，能得到双酚A为低分子环氧树脂.3. 双酚A，环氧氯丙烷和双酚A型环氧树脂红外光谱的比较分析答：①双酚A:双酚A的特征吸收峰：3362.60cm-1, O—H伸缩振动；2965.19 cm-1，甲基 的C—H伸缩振动；1598.30 cm-1，芳烃C=C骨架伸缩振动；1384.11 cm-1，CH3变形振动； 1238.07 cm-1，C—O伸缩振动；827.78 cm-1，芳环C—H变形振动（对位而取代）② 环氧氯丙烷的特征吸收峰：2962.77 cm-1、2925.89 cm-1，亚甲基的C—H伸缩振动； 1432.19 cm-1，亚甲基的变形振动；1250.09 cm-1，C—O—C 伸缩振动；831.04 cm-1，C— Cl伸缩振动③ 环氧树脂的特征吸收峰：3440.63 cm-1，O—H伸缩振动；3037.08苯环C—H伸缩振动；2965.77 cm-1、2928.11 cm-1，甲基、亚甲基的对称伸缩振动；2871.82 cm-1，甲基、亚甲 基的不对称伸缩振动；1607.29 cm-1，芳烃C=C骨架伸缩振动；1455.83cm-1，亚甲基的变形振动；1361.92 cm-1，双酚A中双甲基对称弯曲振动；1183.42 cm-1，C—O—C伸缩振动；1036.75 cm-1，C—O伸缩振动；830.17 cm-1，芳环C—H变形振动（对位而取代）； 574.21 cm-1，C—Cl 伸缩振动。