摘 要

本实验中探究了不同实验因素对制备聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDE）的影响，探究得到最佳产率的反应条件。在实验中将聚乙二醇（PEG-1000和PEG-600）和环氧氯丙烷（ECH）作为原料在碱性条件下进行反应，催化剂使用了三氟化硼乙醚络合物来催化反应的发生。通过改变单因素的方法进行了多组实验，分别探究了四种因素的改变对产率的影响，包括了反应时间、催化剂用量、反应温度已经原料配比。最终得到的产物经过了红外光谱分析表征，发现了环氧基的存在，确定了反应的发生。产率是由盐酸-丙酮法测得的环氧值来得到的。最终实验结果可知，产率最高时的反应条件是加入的催化剂的量为2.0%（占聚乙二醇的质量分数），聚乙二醇、ECH和NaOH的物质的量的比例是1∶8∶4。在50℃的温度下连续进行15个小时。

关键词：聚乙二醇二缩水甘油醚 环氧值 制备

Preparation of polyethylene glycol diglycidyl ether

Abstract

In this experiment, the influence of different experimental factors on the preparation of polyethylene glycol diglycidyl ether (PEGDE) was explored, and the reaction conditions for obtaining the best yield were explored. In experiments, polyethylene glycol (PEG-1000 and PEG-600) and epichlorohydrin (ECH) were used as raw materials to react under alkaline conditions. The catalyst used a boron trifluoride etherate to catalyze the reaction. occur. A series of experiments were conducted by changing the single factor method. The effects of four factors on the yield were explored, including the reaction time, the amount of catalyst, and the reaction temperature and the ratio of raw materials. The resulting product was characterized by infrared spectroscopy and the presence of epoxy groups was found and the reaction was determined. The yield was obtained from the epoxy value measured by the hydrochloric acid-acetone method. The final experimental results show that the reaction conditions with the highest yield are that the amount of catalyst added is 2.0% (mass fraction of polyethylene glycol), and the ratio of the amount of substances of polyethylene glycol, ECH, and NaOH is 1:8. : 4. Continuously for 15 hours at a temperature of 50°C.

Keywords: Polyethylene glycol diglycidyl ether;Epoxy value; Preparation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 环氧树脂 1

1.1.1 环氧灌浆材料 1

1.1.2 环氧防辐射材料 1

1.2.3 金属防腐材料 1

1.1.4 环氧树脂防火材料 2

1.1.5 环氧树脂粘结材料 2

1.1.6 环氧树脂绝缘材料 2

1.2 聚乙二醇二缩水甘油醚的应用 2

1.3 聚乙二醇二缩水甘油醚的制备 3

1.3.1酸催化制备 4

1.3.2 碱催化制备 5

1.3.3 相转移催化剂制备 6

1.3.4 BF₃/乙醚催化制备 6

1.3.5 环氧氯丙烷 6

1.4 本课题研究意义及思路 7

1.4.1 意义 7

1.4.2 思路 7

第二章 实验部分 8

2.1 药品和仪器 8

2.2 实验内容 8

2.2.1 实验原理 8

2.2.2 制备聚乙二醇二缩水甘油醚 9

2.2.3 目标产物产率的测定 9

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 制备聚乙二醇二缩水甘油醚 11

3.1.1 时间对产率的影响 11

3.1.2 催化剂（三氟化硼乙醚络合物）对产率的影响 11

3.1.3 温度对产率的影响 12

3.1.4 原料配比对产率的影响 13

3.2 红外光谱表征分析 14

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 环氧树脂

1.1.1 环氧灌浆材料

灌浆材料有许多种是由环氧树脂为原料生产的，是因为这种材料有着许多优异的性能，例如良好的机械性能，较强的粘接力已经渗透性，在在建筑建设等方面被广泛应用。张斌等^[9]制备出了一种在韧性和耐热性以及断裂伸长率等方面与平常的糠醛丙酮环氧树脂灌浆材料都有了很大的改善，这种糠醛丙酮环氧树脂灌浆材料是由环氧树脂E44和氨基硅油发生反应制得的。王永真等^[1]将原料设计为固化剂、促进剂、稀释剂和环氧树脂E51，反应得到了一种潜伏性固化剂。并验证了这种环氧灌浆材料有着较高的粘结强度和优秀的附着力。张维欣等^[2]制备的灌浆材料的水泥块粘结强度已经超过了2.8MPa，测得的剪切强度是22.18MPa，有着很高的机械强度，纯的聚合物的抗压强度已经可以达到102.37MPa。

1.1.2 环氧防辐射材料

人们越来越便利的生活在很多方面都是科学技术的发展带来的，与此同时人们受到辐射的几率在很多高科技的产品比如笔记本电脑、手机、医院的照射检测、核电站等的影响下大大提高了，所以说防辐射的研究在变得越来越重要。在环氧防辐射材料的种类里，环氧树脂经过验证被发现是一种具有着较强的耐辐射性能的优良基体树脂，用环氧树脂制备出的屏蔽性能优良的防辐射材料主要区别是防辐射填料的改变。黄益平等^[3]得到了一种具有优异性能的涂料，是通过改变了填料在涂料体系中的占比获得的，具体方法是固话体系使用H-116树脂和环氧树脂，热中子吸收填料为碳化硼，从而制得涂料。文献中指出，涂料总体机械性能最佳的时候碳化硼的质量占比是30%，并用这个占比作为基础，制得不同厚度的涂膜，通过实验发现超过300μm厚度的涂膜就能够屏蔽中子射线。

1.2.3 金属防腐材料

环氧树脂同样适合应用在金属防腐方面，是因为环氧树脂较稳定，有良好的耐化学药品性能，较强的抗酸碱腐蚀力，可以稳定附着在金属表面。邵德龙等^[4]制备出的环氧防腐底漆可以用于高铁机车的底漆，这种底漆拥有很好的低温固化性能，在低于5℃的环境下可以使用。

1.1.4 环氧树脂防火材料

多种防火涂料是用环氧树脂固化后作为原料制备的，这种方法得到的防火涂料有着很好的耐热性和机械性能，很适合用于防火涂料。环境和时间都基本影响不到这种涂料的防火性能，是因为良好的封闭性能将阻燃成分很好的封闭在了涂层里面。王丹等^[5]研究发现了一种环氧膨胀型防火涂料，是通过将一定量的抗白化剂和膨胀控制剂加入到环氧树脂E51的固化体系中制得的。研究发现，膨胀层的强度能够通过添加抗白化剂来实现，不断改变控制剂的添加量，可以改变涂料层的防火性能，防火性能最好时膨胀控制剂的添加量为15%左右。这时候涂料有着韧性较高，密度均匀的膨胀层，各种性能与国外的同类产品相差不大。

1.1.5 环氧树脂粘结材料

金属和金属，金属和非金属都能够被有优秀粘接性能的环氧树脂粘接在一起，粘接处的表面非常平整，有着良好的密封性能。STURIALE A等^[6]在实验中发现将酚醛树脂加入环氧-胺粘接体系中可以明显增强粘接体系的粘接强度。

1.1.6 环氧树脂绝缘材料

环氧树脂在电气绝缘领域有很广泛的应用，有着优异的绝缘性能和力学性能。汤俊萍等^[7]通过实验研制了一种真空绝缘材料，是将水合氧化铝加入到环氧树脂中制得的。纯环氧树脂的沿面闪络强度低于在环氧树脂中加入适量水合氧化铝的沿面闪络强度，在真空脉冲电压下的沿面闪络性能实验得到了证明。

1.2 聚乙二醇二缩水甘油醚的应用

聚乙二醇二缩水甘油醚可以用于改性水凝胶。Hiroyuki Kono等^[8]通过由羧甲基纤维素（CMC）钠盐通过与聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDE）交联而制备新型水凝胶，通过FTIR和固态NMR光谱分析确定水凝胶的详细结构，在反应混合物中增加PEGDE与CMC的进料比导致交联度增加，这增强了水凝胶的物理强度，并且水凝胶表现出酶可降解性。并且在与纤维素酶温天后，在该研究中使用的条件下，62-28重量％的水凝胶中的CMC被降解。此外，水凝胶表现出蛋白质吸附和释放能力，蛋白质吸附在水凝胶上的量和蛋白质的释放曲线取决于水凝胶的蛋白质大小和交联度。如果能够验证水凝胶的生物安全性，这些独特的性能可以使基于CMC的水凝胶作为基于蛋白质的药物的药物递送系统载体。Kawamura等^[9]发明了一种新的缩水甘油醚可用制备方法，缩水甘油醚可用作化学药物如农业化学品药物或药物制备的中间体，特别是具有β-肾上腺素受体阻断作用的药物等，β-肾上腺素受体阻断剂已被广泛用于治疗或治疗循环系统疾病，如高血压，心绞痛和心律失常等。Price等^[10]提供例如一种快速有效的聚合苯基甘氨酰基醚的合成方法，目的是制备一种苯基缩水甘油醚的较高分子量全同立构聚合物。文献中表示苯基缩水甘油醚的有用聚合物，特别是高分子量全同立构聚合物可以是苯乙烯缩水甘油醚的前立构聚合物，可以通过使单体苯基缩水甘油醚与相对少量的催化剂，优选是异丙醇锌和氯化锌的混合物，持续反应合适的时间以获得固体聚合物。尽管用于生产高分子量全同立构聚合物的最好的催化剂是共反应金属的醇盐，例如铝异丙基氧化物，还可以选择作为助催化剂的金属卤化物，如三烷基铝、三乙基铝或其它过渡金属烷基化物，都可用作聚合催化剂，尽管所得聚合物作为薄膜或涂料的商业用途仅有限，该聚合物是一种少得多的结晶聚合产物。虽然聚合反应可以在大气压下进行以产生高分子量的产物，但是可以通过增加压力来增加聚苯乙烯的分子量和速度。 当可压稳压装置可用时，可能需要在高于大气压或高于100个大气压的压力下进行聚合反应，并且高达15,000个大气压的压力在商业上是可行的。K. Ellingboe等^[11]研究了一种氯乙烯和烯丙醇的共聚物，其聚合物组分按重量计算是由70％-85％聚合的氯乙烯，4％-28％聚合烯丙基缩水甘油醚和2％-26％包含2至6个碳原子的单（伯羟基）链烷酸的聚合烯丙基酯。这种共聚物可以通过对聚合反应条件的控制，利用三种单体组分的混合物来制备。该发明的一个目的是提供一种新的成膜可热固化共聚物。另一个目的是提供这样一种共聚物，它最初可溶于普通的有机溶剂中，但通过热固化易于转化为不溶 其特征在于具有优异的热稳定性和对光的稳定性。还有一个目的是提供这样一种共聚物，其在热固化时将产生耐热的耐印刷的硬膜。更好的重量占比是共聚物中的聚氯乙烯的含量为75％至82％，烯丙基缩水甘油醚的含量为5％至8％，羟基链烷酸的烯丙基酯的含量为12％至18％。因此，烯丙基羟基链烷酸酯与烯丙基缩水甘油醚的优选比例（以重量计）在3.6:1和1.:1之间，因为在这些比例内用共聚物获得最好的涂层，但是在内部获得令人满意的结果，即，当烯丙基缩水甘油醚与烯丙基缩水甘油醚的重量比在6.5:1至1:14的范围内时。

1.3 聚乙二醇二缩水甘油醚的制备

聚乙二醇二缩水甘油醚的合成路线是采用聚乙二醇与环氧氯丙烷所制备的。其合成路线如下图1-1所示：