腰果酚改性胺类固化剂的合成与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

腰果壳含有25%~30%的天然腰果壳油，是一种褐色黏性液体。腰果壳液是世界上农业副产品为数不多的几个主要的和经济的天然酚类化合物的来源,可以视为一个多才多艺的和有价值的聚合物生产原料.通常商品腰果壳油已经过高温脱羧处理，其主要成分是腰果酚聚合树脂、腰果酚和腰果二酚及其衍生物。 腰果酚是一种烯基不饱和c15碳链的苯酚衍生物。腰果酚及其衍生物现在被认为是很有吸引力的开发新材料。腰果酚已经吸引了许多研究者的酚醛树脂生产,环氧树脂,乙烯基酯树脂和其他生物聚合物的研究生产。

商业环氧固化剂是一系列的曼尼希反应获得的基地腰果酚。环氧树脂固化剂中，多元胺类固化剂因其种类多、用途广而成为常用的环氧树脂固化剂。由于多元胺可以较好溶于水, 所以早期被直接应用于水性环氧树脂体系。但是多元胺类固化剂与环氧树脂乳液相溶性差，反应速度过快，且易吸收空气中的二氧化碳，从而降低了水性环氧树脂的性能。为降低胺类固化剂的毒性、克服缺陷、拓宽应用领域，应改进固化剂的理化性能，调整固化反应速度、粘度、润湿性、相溶性、液态化等质量标准。因此，开发新型水性环氧固化剂用于替代传统的胺类固化剂，克服未改性胺类固化剂的缺点具有重要的研究意义和应用价值。改性后的胺类固化剂挥发性低、刺激性小、毒害性小、与环氧树脂相溶性好、固化速度适中、固化物性能较好，且以水为溶剂、voc 含量符合环保要求，可以拓展固化剂的应用范围。

通过曼尼希反应制备的pf(酚醛树脂)改性胺ep(环氧树脂)固化剂,也称曼尼希碱型固化剂,是ep固化剂中最重要的种类之一。通常曼尼希碱型固化剂使用苯酚、壬基酚等合成而得，用于ep胶粘剂时脆性较大，而且这些酚类物质有一定的毒性，价格也相对较高，故其应用领域受阻。以腰果酚作为苯酚取代物，制备 ep固化剂，由于腰果酚独特的结构，故此类固化剂可明显改善ep胶粘剂的韧性，扩大其应用范围。通过腰果酚改性胺类固化剂的合成与性能研究，从而制备出能够替代现有腰果酚基环氧树脂固化剂的浅色品种，进一步推动腰果酚基在环氧树脂领域的应用。

2. 国内外研究现状分析

腰果酚是腰果壳油的主要成分，是一种具有独特长链烷烃的天然生物质酚。腰果酚及其加氢产物3-十五烷基酚在高档工业用材料方面的开发使用有着巨大的市场潜力。广泛用于酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、偶氮苯树脂的改性，且在表面活性剂和卟啉类化合物的合成以及分子自组装技术上也有一定的应用。腰果酚及其加氢产物3-十五烷基酚是难得的天然生物质酚，属于绿色环保的工业原料，因其具有可再生、价格低廉、性能优异、来源丰富等优点，成为近年来研究开发的热点。作为一种丰富的天然可再生资源，腰果壳油被广泛地应用于工业、农业、国防等各个领域，对促进我国能源多元化、可再生能源产业升级、缓解能源和环境压力具有非常深远的现实意义。

目前，固化剂向无毒环保化、高效价廉的方向发展，采用可再生资源代替石化产品是发展的一个趋势，天然产物提取物腰果酚和醛改性的胺类固化剂，既有脂肪胺的常温快速固化和优良的耐化学品性，又有低分子量聚酰胺的低毒、良好柔韧性，具有较宽的树脂混合比!良好的附着性以及较长适用期。目前综合性能较好的固化剂是由美国卡德莱公司生产的一种性能独特，不含苯酚，多用途取代酚醛胺环氧树脂固化剂，主要成分为腰果酚。

在国内市场上的腰果壳液改性胺固化剂品种繁多，包括有胺加成物（与环氧的预聚物）、改性脂环胺、改性脂肪胺、改性芳香胺、聚酰胺、聚醚胺等等，不同种类的固化剂对涂料的性能影响不同，根据具体要求及成本选用，常用的几种典型固化剂有t-31固化剂、651固化剂等。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：腰果酚是一种具有烯基不饱和c15碳链结构的苯酚衍生物,以其作为苯酚的取代物,采用曼尼希反应法可制成黏度低、使用期长、固化速率适中、固化物强韧性良好的新型曼尼希碱型（环氧树脂）固化剂。

以天然资源腰果酚为原料，通过williamson醚化反应对腰果酚进行化学改性，改性过后的腰果酚通过mannich反应制备浅色腰果酚基改性胺固化剂，利用红外光谱法对产物进行表征，通过对改性胺固化剂与环氧树脂固化物的性能进行研究，从而确定最佳原料与配比。利用差式量热扫描法、热失重法、拉力试验机等考察腰果酚改性胺固化剂的热稳定性能，力学性能，从而制备出能够替代现有腰果酚基环氧树脂固化剂的浅色品种。

研究计划：

2015年1月-3月10号 完成文献调研及开题报告的撰写，确定实验方案；

4. 研究创新点

论文以天然腰果酚为原料制备一种腰果酚二醚型曼尼希碱固化剂（CBEM），通过与常用固化剂氨乙基哌嗪（AEP）复配协同固化环氧树脂E-51，能改善固化产物的基本性能。