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    綠色能源桐油的的研究應用

    百度文庫    2013/2/4 10:25:00    閱讀次數:8943    

      摘要 面對即將到來的能源危機,全世界認識到必須采取開源節流的戰略,即一方面節約能源,另一方面開發新能源。開發“綠色能源”是解決能源危機的重要途徑。近年來,面對能源危機,許多國家都在下大力氣研究和開發利用“綠色能源”的新技術新工藝,并且取得了相當可觀的成就。這其中包括不飽和植物油類,這些天然油脂類植物,本身具有一定降解性,因此其聚合物帶給環境的危害很少。本文將研究探討桐油的創新應用。通過查閱資料,研究桐油在改性酚醛樹脂,制備環氧樹脂和合成環氧樹脂固化劑等幾個新型應用。

      關鍵詞 能源危機,綠色能源 桐油 酚醛樹脂、環氧樹脂、環氧樹脂固化劑

      桐油是我國的特產資源,其價值之高,用途之廣,早已引起許多國家的重視;其化學結構特殊,化學性質活潑,給許多化學工作者的研究帶來難題,我國現有的技術水平低,對桐油的開發和研究還很少。國外近年來對桐油的應用開發研究十分活躍并得到實際應用。而我國對于這樣一種使用價值極高的天然再生資源卻缺乏正確的認識,往往只滿足于出口和現有的初級加工使用,對桐油的綜合評價,綜合開發利用的研究,幾乎是一個空白。

      桐油是桐油樹的主要產物,在我國有大量的分布,桐油的主要成分是桐油酸三甘油脂,即十八碳共軛-9,11,13-三烯酸三甘油脂。從分子式可看出,桐油分子有三個共軛雙鍵結構,因此,桐油的干性最好,它的油膜具有堅固不粘,附著力強、耐水、耐堿、耐日光大氣等性能,廣泛用于涂料、清漆及相關物質[1]。它的化學特性和物理特性給化學研究者一些啟發。開發利用桐油改性酚醛樹脂的合成、制備環氧脂、合成環氧樹脂固化劑等一批國際創新科技研究。

      1、桐油改性酚醛樹脂的合成

      酚醛樹脂具有良好的耐熱性和機械性能,原料易得,價格便宜,工藝生產設備簡單等優點,一直是摩阻材料最重要的基體,應用于摩阻材料工業已有7O余年的歷史。但未改性的酚醛樹脂,脆性大,韌性差,耐熱性不足,制得的摩阻材料模量高,強度較低,使用時噪音較大,且熱分解溫度低,摩擦層的分解殘留物性能不穩定.

      一、制作的主要原料

      苯酚(分析純)、甲醛(分析純,質量分數37%)、桐油(工業用)、鹽酸(化學純)、氨水(分析純,25%)、正庚烷(分析純)、無水乙醇(分析純)

      二、操作工藝

      在反應釜中加入桐油一苯酚反應產物,加熱攪拌,在5O℃下加入甲醛,攪拌均勻后再加入氨水,緩慢升溫到100一110℃反應2小時。當反應物出現黃色渾濁時,到達縮合終點,立即冷卻,到5O℃ 時開始真空脫水。當脫水量達到一定程度時,即樹脂液變成棕色透明時,立即停止脫水,加入適量的無水乙醇攪拌溶解,冷卻到室溫出料,即得桐油改性酚醛樹脂【2】。

      改性樹脂的剪切強度和沖擊強度都較普通酚醛樹脂高,剪切強度大,粘結性就好,沖擊強度大,韌性好,因而桐油改性酚醛樹脂的粘結性及柔韌性都得到了顯著的提高。而且改性樹脂的硬度適中,硬度太大,所制摩阻材料的摩擦噪聲大,硬度太小,制品的強度低,磨損大,桐油改性酚醛樹脂的韌性、耐熱性和粘結性得到了明顯的提高,改性樹脂的力學性能也很好。廣泛用于汽車剎片工藝 。

      2、桐油制備環氧脂

      目前涂料用環氧酯一般都是植物油脂肪酸與環氧樹脂經酯化反應而制得,可配制氣干型和烘干型涂料,其涂膜具有環氧樹脂的耐水性和耐堿性,同時改善單獨使用環氧樹脂時漆膜的保色性和耐候性差的缺點。環氧酯涂料用途廣泛,主要用于各種金屬底漆、電器絕緣漆、化工廠室外設備防腐漆。同時環氧酯底漆因對鐵、鋁等金屬有優異的附著力而廣泛用于汽車、拖拉機以及其他設備的底涂,是目前我國環氧樹脂涂料中產量最大的一類【3】。

      近年來,由于脂肪酸的來源、價格以及制備工藝較為復雜等因素,為此,筆者通過大量的試驗,采用桐油直接合成環氧酯試驗獲得成功,且工藝簡便,成本低,僅為脂肪酸合成環氧酯價格的60%,具有廣闊的市場前景【4】。

      桐油環氧酯的制備

      一、制備機理

      松香與桐油能發生狄爾斯— 阿德耳反應即松香與桐油的共軛雙鍵發生1,4 加成反應。桐油是我國的特產,尤其在陜南的安康、商洛地區資源豐富,其主要成分是含共軛三烯結構的桐油酸。在目前使用的各類植物油中桐油的干性最好,其成膜堅固不黏,耐水、耐堿、耐紫外光性能優異。桐油環氧酯中環氧樹脂含量較低,而桐油的優異性能能夠彌補其耐化學藥品性、耐水性的要求【5】

      二、操作工藝

      在反應釜中投入配方量的桐油、松香,升溫到190~210度,保溫1h,降溫至130度,加入配方量的E-12樹脂、回流二甲苯、705,在210~225度下保溫2h后測黏度和酸值,每隔30min 測定一次,直至合格。對稀、過濾備用。

      桐油環氧酯試制成功,擴大了制備環氧酯用原材料的范圍,既提高了產品的質量,又大幅度地降低了成本,是一條值得深入研究和大力推廣的合成環氧酯的新途徑。

      3、桐油合成環氧樹脂固化劑

      一、合成原理

      首先桐油分子中的共扼鍵與苯酚進行加成反應, 然后將此加成物與乙二胺、甲醛通過M an ni c h 反應合成桐油改性乙二胺固化劑

      二、合成配比及合成方法

      合成配比為:桐油: 苯酚: 乙二胺: 甲醛=0.3 2 : 6 : 1 8 : 1 5

      三、 合成方法

      在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的多口燒瓶中, 加入一定量的苯酚、桐油、催化劑, 升溫至1 1 0 土2 ℃ 進行反應, 反應4 ~ 6 小時后降溫至30 ℃ ~ 40 ℃ , 加人乙二胺后, 在攪拌下升溫至80 ℃ , 混合均勻后開始滴加甲醛, 恒溫80 ℃ , 反應回流1.5 小時, 然后真空脫水, 即得桐油改性固化劑【6】。

      桐油是農副產品, 來源廣泛, 而本合成工藝簡單、成本低廉, 該改性固化劑( T 8 ) 改善了胺類固化劑的毒性, 是一種有較大應用價值的改性胺類固化劑。

      結束語

      桐油獨特的化學結構注定其在日后的化學工藝中將有很廣泛的利用價值,隨著科技水平的提高,桐油的更多潛在價值也將被挖掘出來,未來的世界,無毒無公害的能源將成為主流,對綠色能源的開發水平將代表一個國家的技術水平,所以研究新型綠色能源的任務迫切和緊要。

      參考文獻

      【1】張鶴 黃圖平桐油改性脂肪胺環氧樹脂固化劑的合成與性能 四川輕化工學院學報 2006

      【2】邵美秀 袁新華 陳敏 程曉農 桐油改性酚醛樹脂及其在剎車片中的應用研究

      【3】朱驥良, 吳申年。 顏料工藝學, 北京, 化學工業出版社2006

      【4】虞兆年, 涂料工業。 第2分冊. 增訂本。 北京。 化學工業出版社,1996.5

      【5】 錢逢麟, 涂料助劑。 北京。 化學工業出版社, 1990

      【6】李亮本等 熱固性樹脂, 1990.3

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