本文研究了低粘度液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹脂的合成工藝條件對樹脂性能的影響因素。雙酚F型環(huán)氧樹脂合成的工藝條件：環(huán)氧氯丙烷（ECH）/雙酚F（BPF）=10/1，催化劑為芐基，用量為1，8%（mol/BPF），醚化溫度為75℃，醚化時間為6，0h，閉環(huán)時間為1，0~1，5h，堿過量2%。
雙酚F型環(huán)氧樹脂芐基共縮聚
雙酚F型液態(tài)環(huán)氧樹脂具有較低的粘度，使用工藝性好，固化物耐腐蝕性等特點[1-3]，且其固化物的力學(xué)性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂相當(dāng)，但是固化后交聯(lián)密度高，存在內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆，耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性、耐開裂性和耐濕熱性較差等缺點[4-6]。為此，國內(nèi)外學(xué)者對環(huán)氧樹脂進(jìn)行了大量的改性研究，取得了豐碩的成果。與國外相比，我國生產(chǎn)的雙酚F環(huán)氧樹脂在粘度、性能等方面還有很大的差距，因此進(jìn)一步研究雙酚F環(huán)氧樹的生產(chǎn)工藝條件是很有價值的。本文對雙酚F型環(huán)氧樹脂進(jìn)行了合成，并對其進(jìn)行了改性研究。
實驗部分
（一）主要儀器設(shè)備及試劑
試劑：環(huán)氧氯丙烷均為工業(yè)品，，四丁基，芐基為分析純試劑。
儀器：日本島津FTIR-8700紅外光譜儀（4000~400cm-1），產(chǎn)XT4雙目顯微熔點測定儀(溫度計未經(jīng)校正)。
（二）實驗的合成原理
1、雙酚F的合成原理；
2、雙酚F環(huán)氧樹脂的合成合成原理；

技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種新型環(huán)氧樹脂前質(zhì)體雙酚F，以雙酚F為原料的環(huán)氧樹脂與以雙酚A為原料的環(huán)氧樹脂相比，有黏度低、作業(yè)性優(yōu)良等特點，同時也可被用作染料中間體、無溶劑型至固體份涂料、酚醛樹脂的改性劑和穩(wěn)定劑等方面，屬于化學(xué)材料與領(lǐng)域。
背景技術(shù)
環(huán)氧樹脂是復(fù)合材料的基體材料，種類繁多，性能優(yōu)良，表現(xiàn)出優(yōu)良的粘附力、力學(xué)性能、高絕緣性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、形式及尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及固化操作方便，使其用途為廣泛。我國自1958年開始對環(huán)氧樹脂進(jìn)行了研究，并以很快的速度投入了工業(yè)生產(chǎn)，至今已在全國各地蓬勃發(fā)展，除生產(chǎn)普通的雙酚A-環(huán)氧氯丙烷型環(huán)氧樹脂外，也生產(chǎn)其他各種類型的新型環(huán)氧樹脂，以滿足建設(shè)及經(jīng)濟(jì)各部門的急需。
雙酚F型環(huán)氧樹脂是由雙酚F(BPF)和環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下縮合而成的產(chǎn)物，它不僅具有雙酚A型環(huán)氧樹脂的一切優(yōu)良特性，還有其特的性能，尤其是黏度遠(yuǎn)低于雙酚A型環(huán)氧樹脂。雙酚F型環(huán)氧樹脂黏度是雙酚A型環(huán)氧樹脂的1/4左右，使雙酚F環(huán)氧樹脂在使用過程中可以少加甚至不加溶劑和活性稀釋劑，了生產(chǎn)過程中易然易爆的危險，減少了環(huán)境污染。并且可低溫固化，拓展了使用范圍，同時發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于雙酚A環(huán)氧樹脂。由于雙酚F型環(huán)氧樹脂具有其特的性能，國外環(huán)氧樹脂主要生產(chǎn)有品種比較的雙酚F型環(huán)氧樹脂產(chǎn)品。國內(nèi)外有關(guān)雙酚F環(huán)氧樹脂的合成及其性能研究的報道也表明雙酚F環(huán)氧樹脂研究開發(fā)的重要性。
雙酚F作為一種重要的化工中間體，其環(huán)氧樹脂具有黏度低、易于與固化劑交聯(lián)、對纖維浸漬性好等優(yōu)點，能滿足大型風(fēng)電葉片和加工注塑成型要求。此外，雙酚F與環(huán)氧烷加成即可得到聯(lián)苯二醇，此后與二元酸反應(yīng)得到聚酯樹脂。該樹脂具有粘度低、機(jī)械性能好與化學(xué)性能等特點，特別適宜制造耐腐材料。雙酚F還可加氫制成醇作為耐候性材料的原料、溴化制阻燃劑等?？傊?，由雙酚F參與制造的制品，其耐熱、耐水(濕)、絕緣等性能，特別是加工(作業(yè))和力學(xué)性能都有顯著的提高，因而能滿足高分子涂料、電子級環(huán)氧樹脂、鑄塑及澆鑄成型、阻燃性材料、大型風(fēng)電環(huán)氧樹脂等性能的要求，所以雙酚F產(chǎn)品具有較好的開發(fā)和應(yīng)用前景。然而，隨著人們對雙酚F性能的要求越來越高，目前的產(chǎn)品很難滿足人們的需求，需要開發(fā)出性能更加優(yōu)良的雙酚F產(chǎn)品。
為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計合成了一種新型環(huán)氧樹脂前質(zhì)體雙酚F，該新型雙酚F目前尚未見報道。

風(fēng)力發(fā)電是鼓勵和急需的節(jié)能環(huán)保項目。風(fēng)電葉片露天工作,在承受強(qiáng)風(fēng)載荷、砂粒沖刷、紫外線照射、大氣氧化與腐蝕、酸鹽腐蝕、材料成本等方面有較高的要求。目前兆瓦級風(fēng)機(jī)葉片已采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,所需的環(huán)氧樹脂要求粘度低、對纖維浸透性好、耐沖擊性能高、韌性好。通用型環(huán)氧樹脂的粘度高、耐沖擊性及耐候性差,漆膜在戶外易粉化失光又欠,不宜作戶外用涂料和膠粘劑。研發(fā)新型風(fēng)電葉片環(huán)氧樹脂具有非常重要的意義。新型雙酚F環(huán)氧樹脂具有粘度低、耐溶劑性強(qiáng)、耐沖擊性能高、對纖維浸漬性和與玻璃鋼復(fù)合性能好、使用成本低等優(yōu)點而被看好用于制造風(fēng)電葉片基制材料。主要原料雙酚F在國外已有生產(chǎn),但存在高酚醛比、性能的對位異構(gòu)體含量低、收率低、產(chǎn)物后處理復(fù)雜等問題,且采用了大倍數(shù)循環(huán)蒸發(fā)套用,又在加熱條件下反應(yīng),造成生產(chǎn)成本較高。而進(jìn)口雙酚F價格過高,致使國內(nèi)雙酚F環(huán)氧樹脂規(guī)模化生產(chǎn)很少。論文先用、在磷酸催化劑和甲醇溶劑存在下,進(jìn)行親電取代反應(yīng)制備了雙酚F,研究了原料配比、催化劑磷酸用量、反應(yīng)溫度及時間對產(chǎn)物收率及其中對位異構(gòu)體含量的影響,得到了工藝參數(shù):/(mo1)=5:1,甲醇/=1:1,/磷酸=3:1,水/酸=2.5～3.0/1,反應(yīng)溫度45℃,反應(yīng)時間5h,在此反應(yīng)條件下,雙酚F產(chǎn)品收率達(dá)92.2%(以計,即每摩爾可以得到的雙酚F摩爾),所得的雙酚F產(chǎn)物中4,4'-位異構(gòu)體含量有73.2%。再用雙酚F與環(huán)氧氯丙烷在催化劑四甲基存在下進(jìn)行醚化反應(yīng),然后加入固體氫氧化鈉進(jìn)行環(huán)氧化脫氯反應(yīng),再精制得到雙酚F環(huán)氧樹脂。研究了原料配比、反應(yīng)時間和溫度對產(chǎn)品氯含量和環(huán)氧值的影響,確定了適宜的工藝條件:環(huán)氧氯丙烷/雙酚F(mol)=10:1,二氯丙醇/環(huán)氧氯丙烷=0.2,四甲基用量為2%(mol/BPF),醚化溫度為80℃,時間為5h,環(huán)氧化催化劑為粉末狀氫氧化鈉,過量2%,閉環(huán)溫度為70℃,時間為1.5～2.0h。在這一工藝條件下制得的雙酚F型環(huán)氧樹脂為淺黃色透明,低溫流動性好,收率為91%,環(huán)氧值達(dá)到0.57,有機(jī)氯為2.110-4,無機(jī)氯為1.310-4。經(jīng)傅里葉變換紅外光譜和核磁共振分析,初步確認(rèn)了所合成產(chǎn)品為雙酚F環(huán)氧樹脂。

雙酚F型環(huán)氧樹脂可應(yīng)用于無溶劑固體涂料、鑄塑及澆鑄成型材料、層壓材料等要求液態(tài)黏度低的領(lǐng)域（如玻璃鋼及碳纖維復(fù)合材料等）。由于雙酚F型環(huán)氧樹脂或雙酚F型和雙酚A型共混環(huán)氧樹脂具有良好的耐熱性、耐水性和電學(xué)性能，還可用于變壓器等的澆鑄及灌封材料、半導(dǎo)體用密封料、半導(dǎo)體導(dǎo)電膠等領(lǐng)域。
性：貯存?zhèn)}庫應(yīng)保持清潔、干燥、陰涼、通風(fēng)良好。產(chǎn)品以白鐵皮桶為包裝，每桶凈重5kg、10kg、20kg不等。貯運中不得日曬雨淋，并應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、火種?？砂捶俏ｋU物品貯運。裝卸時應(yīng)輕舉輕放，切不可擠壓。
雙酚F環(huán)氧樹脂，又稱雙酚F二縮水甘油醚，簡稱BPF，是由與在酸性催化下反應(yīng)生成雙酚F，再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧，化鈉存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得。這是為了降低雙酚A型環(huán)氧樹脂本身的粘度并具有同樣性能而研制出的一種新型環(huán)氧樹脂。通常是用雙酚F（二酚基甲，烷）與環(huán)氧氯丙烷在NaOH作用下反應(yīng)而得的液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹脂。也可合成出固態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹脂（多采用兩步法合成）。工業(yè)級雙酚F是雙酚F的各種異構(gòu)體（約占90%）和少量酚的混合物。由它制得的環(huán)氧樹脂中含有少量支鏈結(jié)構(gòu)。雙酚F型環(huán)氧樹脂的特點是黏度小，不到雙酚A型環(huán)氧樹脂黏度的1/3，對纖維的浸漬性好。其固化物的性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂幾乎相同，但耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優(yōu)。

工業(yè)來說，酚醛環(huán)氧樹脂是非常好的制作小電子原件的材料，酚醛環(huán)氧樹脂在我們的生活中是有非常多的應(yīng)用的；在覆銅板生產(chǎn)中，酚醛環(huán)氧樹脂一般不能單個使用，而是添加在雙酚A型環(huán)氧樹脂中，配合使用。用它來改進(jìn)、提高產(chǎn)品的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性等性能。酚醛環(huán)氧樹脂的添加量，一般為雙酚A型環(huán)氧樹脂的20%-30%。

酚醛環(huán)氧樹脂是一款粘度適中，耐高溫性能，附著力好，粘接、防腐、澆鑄、機(jī)械等性能的低分子量合成樹脂。廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、光固化阻焊油墨、耐溫性乙烯基樹脂及涂料；產(chǎn)品用途；酚醛環(huán)氧樹脂既有酚醛樹脂耐熱性高，耐腐蝕性好的特點，又具備環(huán)氧樹脂粘合性好，機(jī)械物理性能、電氣絕緣性能良好的特點。可在需要提高耐熱等級或耐腐蝕性能的涂料、粘合劑、澆鑄料、層壓制品等產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)上使用。

環(huán)氧樹脂砂漿的作用：
1、環(huán)氧樹脂砂漿的強(qiáng)度主要為因環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂固化后為一個三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶不融，力學(xué)性能比較好，沙也起到一些的作用，砂的量應(yīng)該適中，過多與過少都會降低強(qiáng)度，普通環(huán)氧樹脂與固化劑固化后，固化產(chǎn)物較脆，不耐沖擊，增韌劑可以有效地改善固化產(chǎn)物韌性，提升沖擊強(qiáng)度。
2、環(huán)氧樹脂作為粘結(jié),在砼修補(bǔ)等質(zhì)量瑕疵經(jīng)常使用(環(huán)氧砂漿),也有一桶液體是凝固劑,不可以加水或者水泥。樹脂通常為指受熱后有軟化或熔融范圍，軟化時在外力作用下具有流動傾向，常溫下為固態(tài)、半固態(tài)，有時也能夠是液態(tài)的有機(jī)聚合物。廣義地說，能夠作為塑料制品加工原料的任何高分子化合物都稱作樹脂。
3、樹脂為制造塑料的主要原料，也用于制涂料(是涂料的主要成膜物質(zhì),如:醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、合成脂肪酸樹脂，這種樹脂于長三角及珠三角居多，也為涂料業(yè)相對旺盛的地區(qū)，像化學(xué)、紐佩斯樹脂、三盈樹脂、帝斯曼先達(dá)樹脂等)、黏合劑、絕緣材料等，合成樹脂在工業(yè)生產(chǎn)里，被廣泛應(yīng)用到液體中雜質(zhì)的分離與純化，有大孔吸附樹脂、離子交換樹脂、和一些樹脂。

環(huán)氧樹脂大量投入了工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到全國各地，已經(jīng)有各種類型的新型環(huán)氧樹脂被生產(chǎn)，從而滿足社會的需要。如何選擇環(huán)氧樹脂呢？我們從用途、機(jī)械強(qiáng)度、操作要求幾個方面來為大家介紹環(huán)氧樹脂的選擇。

環(huán)氧樹脂有著許多的性能，而且環(huán)氧樹脂的種類很多，環(huán)氧樹脂固化劑的種類更多，可以進(jìn)行多種多樣的組合和配套，下面一起來了解環(huán)氧樹脂及其固化劑的性能。