河北大学学报自然科学版
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醇酸树脂的合成

  摘要:醇酸树脂是一种重要的化工产品,它为主要成膜物质的合成树脂涂料, 是涂料用合成树脂用最最大, 用途最广的品种之一。本文主要研究了由大豆油、甘油( 丙三醇〉、苯酐(邻苯二甲酸酐) 、 氢氧化锂、二甲苯为主要原材料,通过缩聚反应合成基础醇酸树脂。同时考查了合成实验的条件:醇解时间的考查、回流时间的考查、产品固含量和稀释剂用量的考查。在初步单因素分析实验结果的基础上,通过五组实验综合考察各因素对醇酸树脂的性能指标影响, 确定了最佳实验条件。实验结果表明的最佳醇解时间为50min,回流时间为2. 5 h ,产品固含量的质量百分数为84 .5% , 稀释剂用量为444g 。实验结论为: 在一定条件下,醇酸树脂的醇解时间越长或回流时间越长, 酸值越小( 小于2 0 mg ? KOH ? g-1,反应达到终点) , 产品固含量的质量分数越小,而黏度却较高。

  2 实验部分

  2. 实验步骤

  ( 1) 大豆油的醇解

  在装有搅拌器、温度计、球形冷凝管的250ml 四口烧瓶中加入84g大豆油和26. 5g甘油(丙三醇)。加热至120 ℃,然后加入0.05~ 0.1g氢氧化锂。继续加热至240 ℃ ,保持醇解半小时,取样测定反应物的醇溶性。当达到透明时即为醇解终点;若不透明,则继续定期测定,到达终点后即降温至200 ℃ 。

  (2) 酯化 将四口烧瓶与球形冷凝管之间装上油水分离器,分离中装满二甲苯(到达支管口为止,这部分二甲苯未计入配方量中) 。将53.2g苯酐(邻苯二甲酸酐)分批慢慢加入四口烧瓶中,温度保持180 ℃~ 200 ℃, 约在15min~ 30min 内加完。然后加入7.8g回流二甲苯,缓慢升温剂汽油(石油醚)稀释,将米棕色醇酸树脂溶液,装瓶备用。

  ( 3 ) 终点控制及合成品测定

  醇解终点测定: 取醇解物0.5ml加入5mI95 % 乙醇,剧烈振荡后放入25℃水浴中,若透明说明终点己到,混浊则继续醇解。

  3 结果及讨论

  3. 1 醇解时间的考查

  醇酸树脂合成中的醇解时间是一个重要的性能指标,故对它进行其考查。在固定其他条件(回流时间控制在:2.5h; 反应温度控制在: 220℃~23 0 ℃) 下,将醇解时间分为: 30m in 、40m in 、50m in 、60min 、70min五组进行实验考查对比,从而择优最佳醇解时间。

  经试验得出: 醇解时间越长醇解越彻底,醇溶物越透明,通过实验得出,在醇解时间为50 min 时, 醇溶物就达到了很透明。在醇解时间为60min和7 0min时,酸值基本无变化,为了节约时间,则本实验醇解的最佳的时间为:5 0min。此时酸值小于2 0 mg ? KOH ? g-l, 固含量较少,黏度较高,反应达到终点。

  3. 2 回流时间的考查

  醇酸树脂合成中的酯化反应时,回流时间的控制十分重要。本实验在控制醇解时间为:50 m in下,反应温度在22 0℃ ~ 230℃,进行五组回流时间的考查,即90min 、110min 、130min 、150min 、170 min。从而进行醇酸树脂的性能指标比较。

  经试验可得,在固定其他条件(醇解时间控制在:50min ; 温度控制在220℃ ~230 ℃) 下,其酸值小于20 mg . KOH . g-l ,反应达到终点; 无凝胶化现象, 固含量较少,黏度较高;自旨化反应进行的很充分。综合考虑最佳回流时间为150min 。

  3.3 产品固含量的考查

  产品的固含量是醇酸树脂的性能指标的重要因素之一。本实验在固定其他条件( 醇解时间控制为5 0min; 回流时间控制为150min; 温度控制在220℃~ 230℃; 恒重温度控制为120℃) 下,通过改变恒重时间而改变着产品的固含量,从而选择山最佳产品固含量。

  经试验中可得出,在固定其他条件下, 恒重时间越长,产品的固含量的质量百分数越小,恒重时间为160m in 时,固含量为84. 5%。当恒重时间为180min 时, 产品固含量的质量百分数减少己不明显,因此从时间的节约方面考虑, 恒重时间为160min 时最佳。

  实验中可得出,在固定其他条件下,醇酸树脂的酸值小于20 mg. KOH ? g-1反应达到终点。随着产品固含量的减少,粘度增大。

  3 . 4 稀释剂用量的考查

  以稀释剂的用量调整固含量的质量分数, 观察黏度的变化,井选择出本实验中的最佳稀释剂用量。前提在固定其他条件(醇解时间控制为50 min; 回流时间控制为:2.5h.; 温度控制为220 ℃~ 230 ℃)下,试验结果见表5。

  从表5中可以得出,当其稀释剂用量为444g 调整产品的固含量达到50 % ,其黏度为19/s 时,基本接近理论值,当稀释剂为529.0g 和 740.0g 时,黏度值不再变化,为21/s ,从节约药品方面考虑,可以得出本实验的最佳稀释剂用量为444g 。

  要在本实验中获得最佳的基础醇酸树脂的性能指标, 需用稀释剂调整产品的固含量。由实验得出,在固定醇解时间为50min 时,酸值小于2 0 mg. KOH. g-' ,反应达到终点。且稀释剂用最越多,固含量的质量分数越小,黏度较高。

  4 结论

  通过基础醇酸树脂的合成实验,我们可以得到以下结论:

  1. 醇酸树脂的醇解反应中的最佳醇解时间为:5 0min 。

  2. 醇酸树脂的醋化反应中的最佳回流时间为:150min 。

  3. 通过产品的性能指标的检测得出最佳产品固含量的质量百分数为:84. 5% 。

  4 用石油醚作稀释剂,通过考查得出最佳稀释剂用量为:444g 。

  5. 采用NDJ-79 旋转式粘度计测定出粘度为25/s,符合产品指标

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