摘 要

环氧树脂是含有两个或更多个环氧基团，脂族，脂环族或芳族碳键作为骨架并通过环氧基反应形成热固性树脂低聚物的分子。具有优异的附着力、电绝缘性、低收缩率、化学稳定性、耐高低温性、耐磨性等优异性能，广泛应用于建筑、机械、电气电子、航空航天等领域。EP应用技术的发展与固化剂的结构和质量密切相关。多胺类环氧树脂固化剂的用量大、使用范围广，占所有固化剂的71％。通常使用的有乙二胺、二亚乙基三胺等，由于其在室温下挥发，有较强的刺激性，对操作人员的健康危害和环境污染较大。因此，开发出新的低粘度、低毒性，而且在室温下长时间加热可快速固化环氧固化体系势在必行。低分子聚酰胺作为改性多胺，具有粘度低、配方简单、无毒、无污染环境、室温快速固化等优点，为改善胺类固化剂的缺点，提高环氧树脂的性能固化，结构设计和修改的固化剂类型仍是目前的焦点和热点之一。

本文以与己二酸和三乙烯四胺作为原料，在控制温度、加热时间和酸胺比例的条件下制备出低分子聚酰胺。研究了反应温度和原料比对产品性能的影响。从而确定环氧树脂固化剂的最佳制备工艺来开发出一种新型环氧树脂固化剂—低分子聚酰胺。研究表明，在160℃加热条件和加热时间2h下酸氨配比为1:1.5所合成的聚酰胺的物理性能、固化性能更为出色。其抗拉伸强度为12.6MPa，抗弯曲强度为27.2MPa.

关键词：环氧树脂，低分子聚酰胺，DSC曲线，力学性能

Abstract

Epoxy resins are molecules that contain two or more epoxy groups, aliphatic, alicyclic or aromatic carbon bonds as the backbone and form a thermosetting resin oligomer by epoxy reaction. It has excellent adhesion, electrical insulation, low shrinkage, chemical stability, high and low temperature resistance, wear resistance and other excellent performance, widely used in construction, machinery, electrical and electronic, aerospace and other fields. The development of EP application technology is closely related to the structure and quality of the curing agent. Polyamine epoxy resin curing agent dosage, the use of a wide range, accounting for 71% of all curing agent. Usually used ethylenediamine, diethylenetriamine, etc., because of its volatile at room temperature, there is a strong irritant, the operator's health hazards and environmental pollution. Therefore, the development of new low viscosity, low toxicity, and at room temperature for a long time heating can quickly cure epoxy curing system is imperative. Low molecular weight polyamide as modified polyamine, with low viscosity, simple formula, non-toxic, non-polluting environment, room temperature and other advantages of fast curing, to improve the shortcomings of amine curing agent to improve the performance of epoxy resin curing, structural design and Modification of the curing agent type is still one of the current focus and hotspots.

In this paper, low molecular weight polyamides were prepared under the conditions of controlled temperature, heating time and acid ratio with adipic acid and triethylene tetramine as raw materials. The effects of reaction temperature and raw material on the performance of the product were studied. To determine the best preparation process of epoxy resin curing agent to develop a new type of epoxy curing agent - low molecular weight polyamide. The results show that the physical properties and solidifying properties of the polyamide synthesized at 160 ℃ and the heating time are 2: 1. The tensile strength was 12.6MPa and the flexural strength was 27.2MPa.

Key words: Epoxy resin, low molecular weight polyamide, DSC curve, mechanical properties.

目录

第1章 绪论 1

1.1环氧树脂 1

1.1.1环氧树脂的发展情况 1

1.1.2环氧树脂分类 1

1.1.2.1缩水甘油醚类环氧树脂 2

1.1.2.2缩水甘油脂类环氧树脂 2

1.1.2.3缩水甘油胺类环氧树脂 2

1.1.2.4脂环族类环氧树脂 2

1.1.2.5脂肪族类环氧树脂 2

1.1.3 固化剂 3

1.1.4促进剂 3

1.1.5稀释剂 3

1.2 低分子量聚酰胺聚酰胺 4

1.2.1聚酰胺的研究与开发现状 4

1.2.2聚酰胺的合成方法 5

1.2.2.1新型低分子聚酰胺树脂技术 5

1.2.2.2 650低分子聚酰胺的研制和应用 5

1.2.3低分子量聚酰胺的物理性能 5

1.2.4低分子量聚酰胺的化学性能 6

1.3 本课题的目的和意义 6

第2章 低粘度聚酰胺的合成与测试 7

2.1实验原材料及设备仪器 7

2.1.1 实验原料 7

2.1.2 实验仪器设备 7

2.2聚酰胺的合成 8

2.2.1聚酰胺的反应机理 8

2.2.2低分子聚酰胺固化剂合成和检测 8

2.2.2.1低分子聚酰胺合成 8

2.2.2.2 低分子聚酰胺固化剂物理性能测定 8

2.2.3 低分子聚酰胺固化环氧树脂 9

2.2.3.1聚酰胺环氧树脂配比 9

2.2.3.2 DSC测试 9

2.2.4 浇铸体制备与性能测试 10

2.2.4.1浇铸体制备 10

2.3.4.2浇铸体力学性能测试 10

第3章 低粘度聚酰胺固化环氧树脂性能研究 11

3.1合成反应的影响因素 12

3.2聚酰胺的性能 12

3.2.1低分子聚酰胺的颜色与胺值 12

3.2.2低分子聚酰胺/环氧树脂DSC分析 13

3.2.3实验结果 14

3.3固化体系分析 14

3.3.1固化过程分析 15

3.4固化体系的力学性能分析 15

3.4.1拉伸和压缩力学性能表征 15

3.4.2力学性能数据 15

第4章 结论 16

参考文献 18

致谢 19

第1章 绪论

1.1环氧树脂

1.1.1环氧树脂的发展情况

在1870年代环氧树脂德国科学家将苯二酚和环氧氯丙醇反应，得到的产物并不能引起他自己和外界的认识。俄罗斯科学家在20世纪初发现过氧化苯甲醚和烯烃反应可能生成环氧物质，现在被知道广泛地应用在实验室是以上两种方式。直到20世纪20年代，科学家在发现树脂粘度高，使人们意识到这一点。在20世纪30年代，科学家发明了琥珀色环氧氯丙烷，可用于模具浇注和塑料制品。这对工业市场进步起了划时代的意义。 1995年至1996年间，环氧树脂得到显着改善，划分各级平均分子量。 1957年壳牌开发公司获得环氧树脂专利，其中含有固化剂合成工艺。中国环氧树脂的发展始于1956年。自从1958年来，上海开始工业化生产，研究新型环氧树脂和脂肪型环氧树脂，缩水甘油胺型环氧树脂。经过多年的努力，中国一直被誉为首批生产环氧树脂的国家，生产品种越来越多，生产质量越来越高，生产效率越来越高。未来，我们的发展目标主要是复合材料、电子材料、防火材料等。

环氧树脂由于相对于其他塑料具有耐热性、耐候性、耐水性、耐老化性、耐腐蚀性、拉伸性、弯曲性、耐冲击性等特点，以及独特的附着力和优异的电气性能，因此环氧树脂在我国的20世纪70年代早期的经济进入黄金时代，被广泛应用于国内外涂料、粘合剂、树脂改性剂、电子、电器、土木工程、功能材料、复合机械、运输、航空航天等领域、航空航天、化工、军事等领域需求非常高。随着社会的发展，其需求仍在增加。相信随着科学技术的进步，新材料的出现，环氧树脂研究的进一步深入，将会开发出更多的新型环氧树脂，并克服各种现存缺陷的存在。双酚A环氧树脂在世界上应用最广泛，占市场需求的约80％。发达国家在航空航天，军工，化工等领域占有较高的比重，而在民生领域相对于其他国家来说，需求低下，现在环氧树脂也因为新能源市场的加入，导致市场对环氧树脂的需求正在增长。

1.1.2环氧树脂分类

环氧树脂按分子量和化学结构可分为从液体到固体。固化前为黄色至青铜色热塑性物质。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，因此其机械性能优于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 环氧树脂固化体系在高活性环氧、羟基和醚键、胺键、酯键等极性基团中赋予环氧固化剂以较高的粘合强度。结合其高粘结强度等机械性能，因此其结合性能特别强，可用作结构胶；其固化收缩率小，一般为1%~2%，是热固性树脂固化收缩率最小的品种之一（酚醛树脂8%~10%；不饱和聚酯树脂4%~6%；硅树脂4%~8%）。线膨胀系数也很小。 因此其产品尺寸稳定、内应力小、易破裂^[1]。根据分子结构，环氧树脂可分为五种：缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂。 现在复合材料工业对环氧树脂品种中的缩水甘油醚型环氧树脂的需求最高，第二高需求的是缩水甘油酯环氧树脂。