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绿色能源桐油的的研究应用

百度文库    2013/2/4 10:25:00    阅读次数:5358    

  摘要 面对即将到来的能源危机,全世界认识到必须采取开源节流的战略,即一方面节约能源,另一方面开发新能源。开发“绿色能源”是解决能源危机的重要途径。近年来,面对能源危机,许多国家都在下大力气研究和开发利用“绿色能源”的新技术新工艺,并且取得了相当可观的成就。这其中包括不饱和植物油类,这些天然油脂类植物,本身具有一定降解性,因此其聚合物带给环境的危害很少。本文将研究探讨桐油的创新应用。通过查阅资料,研究桐油在改性酚醛树脂,制备环氧树脂和合成环氧树脂固化剂等几个新型应用。

  关键词 能源危机,绿色能源 桐油 酚醛树脂、环氧树脂、环氧树脂固化剂

  桐油是我国的特产资源,其价值之高,用途之广,早已引起许多国家的重视;其化学结构特殊,化学性质活泼,给许多化学工作者的研究带来难题,我国现有的技术水平低,对桐油的开发和研究还很少。国外近年来对桐油的应用开发研究十分活跃并得到实际应用。而我国对于这样一种使用价值极高的天然再生资源却缺乏正确的认识,往往只满足于出口和现有的初级加工使用,对桐油的综合评价,综合开发利用的研究,几乎是一个空白。

  桐油是桐油树的主要产物,在我国有大量的分布,桐油的主要成分是桐油酸三甘油脂,即十八碳共轭-9,11,13-三烯酸三甘油脂。从分子式可看出,桐油分子有三个共轭双键结构,因此,桐油的干性最好,它的油膜具有坚固不粘,附着力强、耐水、耐碱、耐日光大气等性能,广泛用于涂料、清漆及相关物质[1]。它的化学特性和物理特性给化学研究者一些启发。开发利用桐油改性酚醛树脂的合成、制备环氧脂、合成环氧树脂固化剂等一批国际创新科技研究。

  1、桐油改性酚醛树脂的合成

  酚醛树脂具有良好的耐热性和机械性能,原料易得,价格便宜,工艺生产设备简单等优点,一直是摩阻材料最重要的基体,应用于摩阻材料工业已有7O余年的历史。但未改性的酚醛树脂,脆性大,韧性差,耐热性不足,制得的摩阻材料模量高,强度较低,使用时噪音较大,且热分解温度低,摩擦层的分解残留物性能不稳定.

  一、制作的主要原料

  苯酚(分析纯)、甲醛(分析纯,质量分数37%)、桐油(工业用)、盐酸(化学纯)、氨水(分析纯,25%)、正庚烷(分析纯)、无水乙醇(分析纯)

  二、操作工艺

  在反应釜中加入桐油一苯酚反应产物,加热搅拌,在5O℃下加入甲醛,搅拌均匀后再加入氨水,缓慢升温到100一110℃反应2小时。当反应物出现黄色浑浊时,到达缩合终点,立即冷却,到5O℃ 时开始真空脱水。当脱水量达到一定程度时,即树脂液变成棕色透明时,立即停止脱水,加入适量的无水乙醇搅拌溶解,冷却到室温出料,即得桐油改性酚醛树脂【2】。

  改性树脂的剪切强度和冲击强度都较普通酚醛树脂高,剪切强度大,粘结性就好,冲击强度大,韧性好,因而桐油改性酚醛树脂的粘结性及柔韧性都得到了显著的提高。而且改性树脂的硬度适中,硬度太大,所制摩阻材料的摩擦噪声大,硬度太小,制品的强度低,磨损大,桐油改性酚醛树脂的韧性、耐热性和粘结性得到了明显的提高,改性树脂的力学性能也很好。广泛用于汽车刹片工艺 。

  2、桐油制备环氧脂

  目前涂料用环氧酯一般都是植物油脂肪酸与环氧树脂经酯化反应而制得,可配制气干型和烘干型涂料,其涂膜具有环氧树脂的耐水性和耐碱性,同时改善单独使用环氧树脂时漆膜的保色性和耐候性差的缺点。环氧酯涂料用途广泛,主要用于各种金属底漆、电器绝缘漆、化工厂室外设备防腐漆。同时环氧酯底漆因对铁、铝等金属有优异的附着力而广泛用于汽车、拖拉机以及其他设备的底涂,是目前我国环氧树脂涂料中产量最大的一类【3】。

  近年来,由于脂肪酸的来源、价格以及制备工艺较为复杂等因素,为此,笔者通过大量的试验,采用桐油直接合成环氧酯试验获得成功,且工艺简便,成本低,仅为脂肪酸合成环氧酯价格的60%,具有广阔的市场前景【4】。

  桐油环氧酯的制备

  一、制备机理

  松香与桐油能发生狄尔斯— 阿德耳反应即松香与桐油的共轭双键发生1,4 加成反应。桐油是我国的特产,尤其在陕南的安康、商洛地区资源丰富,其主要成分是含共轭三烯结构的桐油酸。在目前使用的各类植物油中桐油的干性最好,其成膜坚固不黏,耐水、耐碱、耐紫外光性能优异。桐油环氧酯中环氧树脂含量较低,而桐油的优异性能能够弥补其耐化学药品性、耐水性的要求【5】

  二、操作工艺

  在反应釜中投入配方量的桐油、松香,升温到190~210度,保温1h,降温至130度,加入配方量的E-12树脂、回流二甲苯、705,在210~225度下保温2h后测黏度和酸值,每隔30min 测定一次,直至合格。对稀、过滤备用。

  桐油环氧酯试制成功,扩大了制备环氧酯用原材料的范围,既提高了产品的质量,又大幅度地降低了成本,是一条值得深入研究和大力推广的合成环氧酯的新途径。

  3、桐油合成环氧树脂固化剂

  一、合成原理

  首先桐油分子中的共扼键与苯酚进行加成反应, 然后将此加成物与乙二胺、甲醛通过M an ni c h 反应合成桐油改性乙二胺固化剂

  二、合成配比及合成方法

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

  三、 合成方法

  在装有搅拌器、冷凝器、温度计的多口烧瓶中, 加入一定量的苯酚、桐油、催化剂, 升温至1 1 0 土2 ℃ 进行反应, 反应4 ~ 6 小时后降温至30 ℃ ~ 40 ℃ , 加人乙二胺后, 在搅拌下升温至80 ℃ , 混合均匀后开始滴加甲醛, 恒温80 ℃ , 反应回流1.5 小时, 然后真空脱水, 即得桐油改性固化剂【6】。

  桐油是农副产品, 来源广泛, 而本合成工艺简单、成本低廉, 该改性固化剂( T 8 ) 改善了胺类固化剂的毒性, 是一种有较大应用价值的改性胺类固化剂。

  结束语

  桐油独特的化学结构注定其在日后的化学工艺中将有很广泛的利用价值,随着科技水平的提高,桐油的更多潜在价值也将被挖掘出来,未来的世界,无毒无公害的能源将成为主流,对绿色能源的开发水平将代表一个国家的技术水平,所以研究新型绿色能源的任务迫切和紧要。

  参考文献

  【1】张鹤 黄图平桐油改性脂肪胺环氧树脂固化剂的合成与性能 四川轻化工学院学报 2006

  【2】邵美秀 袁新华 陈敏 程晓农 桐油改性酚醛树脂及其在刹车片中的应用研究

  【3】朱骥良, 吴申年。 颜料工艺学, 北京, 化学工业出版社2006

  【4】虞兆年, 涂料工业。 第2分册. 增订本。 北京。 化学工业出版社,1996.5

  【5】 钱逢麟, 涂料助剂。 北京。 化学工业出版社, 1990

  【6】李亮本等 热固性树脂, 1990.3