在樹脂瓦建筑防火方面判定合成樹脂瓦防火性能好壞應(yīng)考慮以下五個(gè)方面:
1、樹脂瓦燃燒性能:建筑材料的燃燒性能包括著火性、火焰?zhèn)鞑バ?、燃燒速度和發(fā)熱量等。結(jié)力樹脂瓦產(chǎn)品均屬不易燃(氧指數(shù)小于20);離火自熄;
2、力學(xué)性能:合成樹脂瓦的膨脹系數(shù)為4.9*10mm/mm/℃,同時(shí)瓦型在幾何形狀上具有雙向拉伸性能,即使溫度變化較大,瓦的伸縮也能被自身消化,從而確保幾何尺寸穩(wěn)定;
3、發(fā)煙性能:材料燃燒時(shí)會產(chǎn)生大量的煙,除了對人身造成危害之外,還嚴(yán)重妨礙人員的疏散行動和消防撲救工作進(jìn)行在許多火災(zāi)中,大量死難者并非燒死.而是煙氣窒息造成。結(jié)力樹脂瓦產(chǎn)品主體樹脂屬難燃產(chǎn)品,經(jīng)國家防火部門檢測防火性能達(dá)到B1級;
4、毒性性能:在煙氣生成的同時(shí).材料燃燒或熱解中還產(chǎn)生一定的毒性氣體。據(jù)統(tǒng)計(jì).建筑火災(zāi)中人員90%為煙氣中毒,因此對材料的潛在毒性加以重視。 結(jié)力樹脂瓦達(dá)到燃燒點(diǎn)燃燒會形成排煙帶,且燃燒時(shí)不產(chǎn)生融滴;
5、隔熱性能:在隔絕火災(zāi)高溫?zé)崃糠矫妫牧系膶?dǎo)熱系數(shù)和熱容量是兩個(gè)為重要的影響因素。此外,材料的膨脹、收縮、變形、裂縫、熔化、粉化等因素也對隔熱性能有較大的影響,這是因?yàn)樵趯?shí)際中構(gòu)造做法與隔熱性能直接有關(guān),這些因索又影響著構(gòu)造做法。
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(diǎn),同時(shí)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(xiǎn),減少了環(huán)境污染。并且可低溫固化,拓展了使用范圍,同時(shí)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(bào)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(diǎn),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(diǎn),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(jì)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(bào)道。
風(fēng)力發(fā)電是鼓勵和急需的節(jié)能環(huán)保項(xiàng)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(diǎn)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(jià)格過高,致使國內(nèi)雙酚F環(huán)氧樹脂規(guī)?;a(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(shí)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(shí)間5h,在此反應(yīng)條件下,雙酚F產(chǎn)品收率達(dá)92.2%(以計(jì),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(shí)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(shí)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(shí)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。