三氟甲磺酸金屬鹽對(duì)苯并惡嗪固化及性能影響
采用示差掃描量熱法(DSC)、原位紅外分析(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)和熱失重法(TGA)研究了三氟甲磺酸金屬(鋁、鐿、鑭)鹽對(duì)雙酚A-苯胺型苯并惡嗪樹(shù)脂固化反應(yīng)和耐熱性能的影響。結(jié)果表明,加入三氟甲磺酸金屬鹽后,苯并惡嗪樹(shù)脂的固化溫度明顯降低,但其固化反應(yīng)活化能卻有一定程度的提高。苯并惡嗪可在較低溫度下開(kāi)環(huán),形成苯胺對(duì)位Mannich橋、酚羥基鄰位Mannich橋、苯胺對(duì)位亞甲基橋和酚羥基鄰位亞甲基橋4種結(jié)構(gòu)。此外,添加了催化劑的固化產(chǎn)物由于少量C=N鍵端基存在導(dǎo)致了其分解溫度降低。但由于亞甲基橋連接2個(gè)苯環(huán),在熱降解過(guò)程中容易形成較為致密的炭層,終導(dǎo)致固化產(chǎn)物的殘?zhí)苛坑兴嵘?br/>
為滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，亨斯邁化工材料公司（HuntsmanAdvancedMaterials）宣布將在苯并惡嗪樹(shù)脂的研發(fā)和生產(chǎn)項(xiàng)目上投入更多資金，以致力于開(kāi)發(fā)在濕熱環(huán)境下耐熱性能更強(qiáng)大、更持久且機(jī)械性能更的新型材料。鑒于其的性能，此種新型材料有望成為替換FST復(fù)合材料中酚醛樹(shù)脂的更高性價(jià)比的材料。而伴隨著中國(guó)高鐵在全世界范圍內(nèi)的推廣，這項(xiàng)新技術(shù)將在中國(guó)市場(chǎng)有著廣闊的前景和未來(lái)。
為了致力于開(kāi)發(fā)兼具FST屬性和出色機(jī)械性能材料，亨斯邁專為苯并惡嗪樹(shù)脂研發(fā)和生產(chǎn)而建造的全新設(shè)施已于2015年1月正式竣工。
隨著苯并惡嗪研發(fā)工作的不斷深入，近期亨斯邁推出的多項(xiàng)方案已充分苯并惡嗪樹(shù)脂是一種可替代高溫作業(yè)下酚醛樹(shù)脂的低成本、材料，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，亦包括航空內(nèi)飾的半結(jié)構(gòu)化部件。在耐熱性方面，苯并惡嗪樹(shù)脂相較于環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂，也具有更高的性價(jià)比與更高的綜合效用。
此外，亨斯邁還適時(shí)推出固有耐火性樹(shù)脂Araldite?MT35710FST，從而有利于進(jìn)一步促進(jìn)苯并惡嗪樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)。
與酚醛樹(shù)脂不同，Araldite?MT35710FST將自身定位于的酚醛樹(shù)脂替代產(chǎn)品。
其成分中不含有游離酚，這與亨斯邁公司其它苯并惡嗪樹(shù)脂產(chǎn)品一樣，都有利于此類化學(xué)材料順過(guò)REACH檢測(cè)。性能方面，由于Araldite?MT35710FST在固化過(guò)程中不會(huì)有氣體的釋放，故促
使層壓復(fù)材具備更佳的表面質(zhì)量，同時(shí)像酚醛樹(shù)脂一樣能滿足FST和釋熱要求。
Araldite?MT35710FST與傳統(tǒng)的苯并惡嗪材料相比，Araldite?MT35710FST粘度更低，因而更適用于各種復(fù)合材料制造工藝（包括RTM等直接工藝）以及配制溶劑型和熱熔型的預(yù)浸材料等。

風(fēng)力發(fā)電是鼓勵(lì)和急需的節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目。風(fēng)電葉片露天工作,在承受強(qiáng)風(fēng)載荷、砂粒沖刷、紫外線照射、大氣氧化與腐蝕、酸鹽腐蝕、材料成本等方面有較高的要求。目前兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片已采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料,所需的環(huán)氧樹(shù)脂要求粘度低、對(duì)纖維浸透性好、耐沖擊性能高、韌性好。通用型環(huán)氧樹(shù)脂的粘度高、耐沖擊性及耐候性差,漆膜在戶外易粉化失光又欠,不宜作戶外用涂料和膠粘劑。研發(fā)新型風(fēng)電葉片環(huán)氧樹(shù)脂具有非常重要的意義。新型雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂具有粘度低、耐溶劑性強(qiáng)、耐沖擊性能高、對(duì)纖維浸漬性和與玻璃鋼復(fù)合性能好、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)而被看好用于制造風(fēng)電葉片基制材料。主要原料雙酚F在國(guó)外已有生產(chǎn),但存在高酚醛比、性能的對(duì)位異構(gòu)體含量低、收率低、產(chǎn)物后處理復(fù)雜等問(wèn)題,且采用了大倍數(shù)循環(huán)蒸發(fā)套用,又在加熱條件下反應(yīng),造成生產(chǎn)成本較高。而進(jìn)口雙酚F價(jià)格過(guò)高,致使國(guó)內(nèi)雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂規(guī)模化生產(chǎn)很少。論文先用、在磷酸催化劑和甲醇溶劑存在下,進(jìn)行親電取代反應(yīng)制備了雙酚F,研究了原料配比、催化劑磷酸用量、反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)產(chǎn)物收率及其中對(duì)位異構(gòu)體含量的影響,得到了工藝參數(shù):/(mo1)=5:1,甲醇/=1:1,/磷酸=3:1,水/酸=2.5～3.0/1,反應(yīng)溫度45℃,反應(yīng)時(shí)間5h,在此反應(yīng)條件下,雙酚F產(chǎn)品收率達(dá)92.2%(以計(jì),即每摩爾可以得到的雙酚F摩爾),所得的雙酚F產(chǎn)物中4,4'-位異構(gòu)體含量有73.2%。再用雙酚F與環(huán)氧氯丙烷在催化劑四甲基存在下進(jìn)行醚化反應(yīng),然后加入固體氫氧化鈉進(jìn)行環(huán)氧化脫氯反應(yīng),再精制得到雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂。研究了原料配比、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)產(chǎn)品氯含量和環(huán)氧值的影響,確定了適宜的工藝條件:環(huán)氧氯丙烷/雙酚F(mol)=10:1,二氯丙醇/環(huán)氧氯丙烷=0.2,四甲基用量為2%(mol/BPF),醚化溫度為80℃,時(shí)間為5h,環(huán)氧化催化劑為粉末狀氫氧化鈉,過(guò)量2%,閉環(huán)溫度為70℃,時(shí)間為1.5～2.0h。在這一工藝條件下制得的雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂為淺黃色透明,低溫流動(dòng)性好,收率為91%,環(huán)氧值達(dá)到0.57,有機(jī)氯為2.110-4,無(wú)機(jī)氯為1.310-4。經(jīng)傅里葉變換紅外光譜和核磁共振分析,初步確認(rèn)了所合成產(chǎn)品為雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂。