桐油在環氧樹脂中的具體應用
日期:2016/12/14 19:19:45   編輯:古建築紀錄
桐油的主要組成為桐油酸三甘油酯。桐油酸三甘油酯在鹼、酸作用下,水解成為含有3個共轭雙鍵的不飽和桐油酸。分子結構中的共轭雙鍵鄰近碳原子上的氫,在空氣中氧氣作用下,發生奪氫反應,生成的氫過氧化物分解產生自由基,引發聚合反應。它具有成膜性好、干燥快、塗膜堅韌,耐水、耐光、耐鹼等特點。
桐油與順酐的加成反應理論摩爾比為1:3,因此重量比則在100:30~50之間進行選擇。桐油酸三甘油酯在桐油中的胺桐油合成的低分子液態聚酰胺系將桐油加熱變成桐油酸二聚體,再與多元伯胺(如DETA、TETA等)於高溫280~300℃下反應得到。聚酰胺樹脂生產方法有高壓法、間接法和直接常壓法。低分子量液態聚酰胺用作環氧樹脂固化劑具有許多優點,如機械強度較高等。但單純的聚酰胺室溫固化不完全,即使室溫固化七天以上,環氧基團殘留率仍達30%以上。通過提高固化溫度、加入芳香胺或改性芳胺加熱固化、添加適量的促進劑如Dmp-30等,一方面可以克服固化不完全的缺陷,提高機械強度;另一方面可以使熱變形溫度從60~70℃提高至100℃以上。
桐油酸二聚體的生產系采用NaOH皂化,再經H2SO4酸化、水洗,加熱到300℃聚合生成二聚酸。但因雙鍵的聚合作用,無法精制,無法去除生產過程中的有色雜質,加壓水解又不易回收皂化產物甘油,造成制得的聚酰胺內在質量波動較大。中國林產化工技術研究中心采用以甲醇醇解桐油制取桐油酸甲酯,易引起變色的物質隨水解生成的甘油下沉分離得到淺色的桐油酸甲酯。以此出發,通過Diels-Alder反應制得C21二羧酸、C22三羧酸,再與二乙烯三胺、三乙烯四胺反應得到胺值460以上的聚酰胺。便可與200型復配成300、400型的產品。
桐油改性曼尼赫鹼系環氧樹脂的一種重要的固化劑。采用的胺類主要有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺、間苯二(甲)胺等。采用的酚類如苯酚、苯基苯酚、壬基苯酚、混甲酚等;采用的醛類如甲醛、丁醛、多聚甲醛等。此類改性胺皆屬於酚醛改性胺范疇。固化劑分子結構中含有能促進環氧樹脂固化的酚羟基和胺類活潑氫,大大加強了反應活性,提高了固化反應程度,極易形成高度網狀交聯結構。同時帶有的酚醛骨架結構,進一步提高了熱變形溫度,改善了樹脂本身耐熱性不足和耐腐蝕性不足的缺點。
通過調整配比用量可調整固化速度,能在常溫、低溫(0~5℃)、潮濕、水下環境中固化環氧樹脂。但是存在樹脂固化速度快、內應力分布不均勻、導致樹脂固化物脆性大、附著力不強的缺點,應用受到限制。為克服這一缺陷通過采用帶有許多長的柔性碳鏈,能夠與苯酚進行取代反應的桐油為改性劑,參與固化劑結構,使其分子量增大,降低對水、汽敏感性,達到改善環氧樹脂固化物的脆性和提高柔韌性的目的,使有更高的附著力和粘接力。