羟烷基半纤维素环氧树脂的制备文献综述

 2022-08-05 03:08

文献综述

环氧树脂耐化学药品性能良好、附着力强、绝缘性优良、耐磨性性强、力学强度高、反应后尺寸稳定和耐辐照性较强,其在材料粘结、灌浆、绝缘、防火、防腐和防辐射等领域有着广泛的应用。因其优良的性能吸引广大学者和研究人员投入到环氧树脂的应用研究中,这使得环氧树脂体系朝着功能多元化的方向发展。

在化学法制浆过程中,大约 50% 的纤维素被保留下来,而占原料组成 25% 的半纤维素大多溶解在废液中。 随着高得率浆的广泛应用,制浆废液的处理问题逐渐引起了人们的关注。目前,国内主要采用碱回收和酸法处理化学制浆废液,然后燃烧废液获取热能 , 相对于木质素而言,半纤维素的燃烧值较低,只有 13.6kJ/kg ,经济效益不高 , 造成能源浪费。若把制浆废液中的半纤维素成功提取出来,再利用生物或化学方法将其转变为可再生的生物质能源或其他化工产品, 不仅减轻了造纸厂的废液处理压力,能够为企业增加经济收入,并且产物也是环境友好型的。

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变形收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,可作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途,因而广泛应用于国防、国民经济各部门。

环氧树脂的分类目前尚未统一,一般按照强度、耐热等级以及特性分类,环氧树脂的主要品种有16种,包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。

由于双酚A类环氧树脂原料双酚A具有不可持续性和毒性问题,对环保型可以替代双酚A类环氧树脂的研究尤为重要。目前,以生物基原料合成环氧树脂是解决这一问题的最切实的方法,具有重要的实际价值和广阔的发展空间。最近的研究表明,以木质素为原料与环氧氯丙烷(ECH)改性合成木质素基环氧树脂的研究较多。还有以桐油、松香、衣康酸、没食子酸为原料合成生物基环氧树脂的研究。半纤维素是天然高分子碳水化合物,来源广泛,本身无毒性,是一类很有改性价值的原料,以此为原料合成的环氧树脂是一种生物基材料,对替代不可持续性的双酚A类环氧树脂提供了一种可能。

我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究,并以很快的速度投入了工业生产,至今已在全国各地蓬勃发展,除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外,也生产各种类型的新型环氧树脂,以满足国防建设及国家经济各部门的急需。

目前,国内研究有河北大学的《微波液化玉米秸秆及环氧树脂的制备与性能研究》:以生物质(玉米秸秆)为原材料,在微波作为反应能量源,在苯酚与浓硫酸混合液为液化催化剂条件下对固态玉米秸秆粉末进行液化。对玉米秸秆液化反应进行残渣率测定并比对实验条件,同时以红外光谱分析为手段研究其中新旧官能团吸收峰值变化情况,从而确定微波液化过程中生物质原料分子主要转变的情况。在取得玉米秸秆液化物后,在碱性环境下以微波为反应能量与环氧氯丙烷反应,制备环氧树脂。最后将提取的环氧树脂经过与固化剂与其他助剂结合,得到具备初步实用性的环氧树脂胶结剂,通过拉伸剪切等物理手段测试胶结剂实用指数。

孔振武 、商士斌 、哈成勇 等人,利用我国的特色天然资源松香为主要原环氧树脂是应用最广泛的热固性树脂之一,目前料合成了一系列松香基环氧树脂及固化剂。研究结果全球每年的产量在200万吨左右,其中双酚A环氧树脂表明松香的刚性稠环结构可以赋予固化物高的T 和机械g占到85% 以上。双酚A环氧树脂主要由双酚A和环氧氯强度,为高性能的生物基环氧树脂合成奠定了基础。

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