本文研究了低粘度液态双酚F型环氧树脂的合成工艺条件对树脂性能的影响因素。双酚F型环氧树脂合成的工艺条件：环氧氯丙烷（ECH）/双酚F（BPF）=10/1，催化剂为苄基，用量为1，8%（mol/BPF），醚化温度为75℃，醚化时间为6，0h，闭环时间为1，0~1，5h，碱过量2%。
双酚F型环氧树脂苄基共缩聚
双酚F型液态环氧树脂具有较低的粘度，使用工艺性好，固化物耐腐蚀性等特点[1-3]，且其固化物的力学性能与双酚A型环氧树脂相当，但是固化后交联密度高，存在内应力大、质脆，耐疲劳性、耐热性、耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等缺点[4-6]。为此，国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究，取得了丰硕的成果。与国外相比，我国生产的双酚F环氧树脂在粘度、性能等方面还有很大的差距，因此进一步研究双酚F环氧树的生产工艺条件是很有价值的。本文对双酚F型环氧树脂进行了合成，并对其进行了改性研究。
实验部分
（一）主要仪器设备及试剂
试剂：环氧氯丙烷均为工业品，，四丁基，苄基为分析纯试剂。
仪器：日本岛津FTIR-8700红外光谱仪（4000~400cm-1），产XT4双目显微熔点测定仪(温度计未经校正)。
（二）实验的合成原理
1、双酚F的合成原理；
2、双酚F环氧树脂的合成合成原理；
风力发电是鼓励和急需的节能环保项目。风电叶片露天工作,在承受强风载荷、砂粒冲刷、紫外线照射、大气氧化与腐蚀、酸盐腐蚀、材料成本等方面有较高的要求。目前兆瓦级风机叶片已采用碳纤维增强环氧树脂复合材料,所需的环氧树脂要求粘度低、对纤维浸透性好、耐冲击性能高、韧性好。通用型环氧树脂的粘度高、耐冲击性及耐候性差,漆膜在户外易粉化失光又欠,不宜作户外用涂料和胶粘剂。研发新型风电叶片环氧树脂具有非常重要的意义。新型双酚F环氧树脂具有粘度低、耐溶剂性强、耐冲击性能高、对纤维浸渍性和与玻璃钢复合性能好、使用成本低等优点而被看好用于制造风电叶片基制材料。主要原料双酚F在国外已有生产,但存在高酚醛比、性能的对位异构体含量低、收率低、产物后处理复杂等问题,且采用了大倍数循环蒸发套用,又在加热条件下反应,造成生产成本较高。而进口双酚F价格过高,致使国内双酚F环氧树脂规模化生产很少。论文先用、在磷酸催化剂和甲醇溶剂存在下,进行亲电取代反应制备了双酚F,研究了原料配比、催化剂磷酸用量、反应温度及时间对产物收率及其中对位异构体含量的影响,得到了工艺参数:/(mo1)=5:1,甲醇/=1:1,/磷酸=3:1,水/酸=2.5～3.0/1,反应温度45℃,反应时间5h,在此反应条件下,双酚F产品收率达92.2%(以计,即每摩尔可以得到的双酚F摩尔),所得的双酚F产物中4,4'-位异构体含量有73.2%。再用双酚F与环氧氯丙烷在催化剂四甲基存在下进行醚化反应,然后加入固体氢氧化钠进行环氧化脱氯反应,再精制得到双酚F环氧树脂。研究了原料配比、反应时间和温度对产品氯含量和环氧值的影响,确定了适宜的工艺条件:环氧氯丙烷/双酚F(mol)=10:1,二氯丙醇/环氧氯丙烷=0.2,四甲基用量为2%(mol/BPF),醚化温度为80℃,时间为5h,环氧化催化剂为粉末状氢氧化钠,过量2%,闭环温度为70℃,时间为1.5～2.0h。在这一工艺条件下制得的双酚F型环氧树脂为浅黄色透明,低温流动性好,收率为91%,环氧值达到0.57,有机氯为2.110-4,无机氯为1.310-4。经傅里叶变换红外光谱和核磁共振分析,初步确认了所合成产品为双酚F环氧树脂。
环硫树脂与环氧树脂在结构上十分类似,但又由于其结构的性,除了具有环氧树脂所具备的一些优能,还能够在低温下快速固化,与金属有良好的粘接,高的折射率等,因此,在低温快速固化、基材粘接以及光学树脂材料等领域有良好的应用,研究环硫/环氧树脂具备广阔的应用前景。
实验过程中,制备低粘度的双酚F环硫/环氧树脂体系,有效地避免了树脂体系在操作中粘度大、流动性差的缺点。分别选择两类固化剂,胺类和酸酐类,对树脂/固化剂体系进行详细的探究。本论文主要工作如下：
以双酚F环氧树脂和硫氰酸钾为主要原料制备了目标产物双酚F环硫/环氧树脂。通过FTIR、1HNMR、元素分析等手段表征合成产物结构,并建立了红外工作曲线、核磁谱图两种分析方法,对合成产物进行环硫含量的定量分析。其中,合成的产物环氧转化率为67%。
其次,环硫树脂与环氧树脂相比,具有更大的环张力,因此,活性更大、更容易开环,发生聚合反应。本文采用非等温DSC法研究了环硫基团含量分别为15%和50%的双酚F环硫/环氧树脂/酸酐体系的固化反应动力学,采用Malek法判定机理函数,采用Kissinger法和等转化率法求解体系的活化能、求解动力学参数,建立了动力学方程,并进行模拟。结果表明两体系均符合SB(m,n)模型。接着,对不同环硫含量的双酚F环硫/环氧/酸酐体系的力学性能进行测试,结果表明,随着环硫含量的增加,体系的拉伸强度与断裂伸长率变化不大,对Cu的粘接性能变好,对Al的粘接性能变差。
再次,环氧基团和环硫基团开环后分别形成羟基(或者氧负离子)和巯基(或者硫负离子),二者活性差别大,可能导致固化物交联网络产生差异,因此,本文进一步针对固化物的结构展开研究,分别采用环硫含量为15%和50%的双酚F环硫/环氧树脂,与不同化学计量比的胺和酸酐进行配比,采用DSC、DMTA等对固化物进行玻璃化转变温度、模量的表征。结果表明,四个树脂体系均是随着固化剂用量的减少(从化学计量比减小到小化学计量比),玻璃化转变温度Tg和模量出现的趋势。说明巯基-SH或者硫负离子-S-,对于树脂体系有非常重要的影响,随着树脂体系中,环硫含量的增加,树脂体系的固化反应速率提高,树脂固化体系更易形成密集的交联网络结构。
工业来说，酚醛环氧树脂是非常好的制作小电子原件的材料，酚醛环氧树脂在我们的生活中是有非常多的应用的；在覆铜板生产中，酚醛环氧树脂一般不能单个使用，而是添加在双酚A型环氧树脂中，配合使用。用它来改进、提高产品的耐热性和尺寸稳定性等性能。酚醛环氧树脂的添加量，一般为双酚A型环氧树脂的20%-30%。
环氧树脂砂浆的作用：
1、环氧树脂砂浆的强度主要为因环氧树脂，环氧树脂固化后为一个三向网状结构，不溶不融，力学性能比较好，沙也起到一些的作用，砂的量应该适中，过多与过少都会降低强度，普通环氧树脂与固化剂固化后，固化产物较脆，不耐冲击，增韧剂可以有效地改善固化产物韧性，提升冲击强度。
2、环氧树脂作为粘结,在砼修补等质量瑕疵经常使用(环氧砂浆),也有一桶液体是凝固剂,不可以加水或者水泥。树脂通常为指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下具有流动倾向，常温下为固态、半固态，有时也能够是液态的有机聚合物。广义地说，能够作为塑料制品加工原料的任何高分子化合物都称作树脂。
3、树脂为制造塑料的主要原料，也用于制涂料(是涂料的主要成膜物质,如:醇酸树脂、丙烯酸树脂、合成脂肪酸树脂，这种树脂于长三角及珠三角居多，也为涂料业相对旺盛的地区，像化学、纽佩斯树脂、三盈树脂、帝斯曼先达树脂等)、黏合剂、绝缘材料等，合成树脂在工业生产里，被广泛应用到液体中杂质的分离与纯化，有大孔吸附树脂、离子交换树脂、和一些树脂。
环氧树脂固化体系具有的环氧基、羟基、醚键、胺键和酯键等极性基团，赋予环氧固化产物的粘接强度。它具有较高的粘结强度和其它力学性能，因此可作为结构胶粘剂使用。
