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聚硫醇是近年来开始使用的环氧树脂固化剂,在叔胺的促进下显示出优异的低温快速固化性能,因此聚硫醇在快速修补胶及冬季作业场合有很大优势,其他固化剂无法替代。但由于硫醇固化剂的生产技术要求较高,目前国内尚处于实验室研发阶段。为了实现聚硫醇的工业化生产,填补国内空白,本文对聚硫醇的实验室制备和工业化生产做了大量研究。
本文以季戊四醇和巯基乙酸为原料,实验室研发制备了聚硫醇。对制得的聚硫醇进行FT-IR和1H-NMR表征,计算出了产物的酯化率为97.9%。用FT-IR跟踪了聚硫醇/环氧树脂体系的固化反应,探讨了体系的整个固化过程,通过计算巯基和环氧基的转化率,发现了巯基和环氧基转化率随时间的增大而阶段性变大。对固化体系进行硬度跟踪表征,结合巯基和环氧基转化率的变化规律,发现体系的硬度随环氧基的消耗而增大。用TGA表征了聚硫醇与环氧树脂的固化产物,结果显示固化产物有较好的热稳定性。对聚硫醇/环氧树脂固化体系进行凝胶时间和粘结强度测试,确定了聚硫醇/环氧树脂体系的较佳用量比为1:2。
本文还以山梨醇和巯基乙酸为原料,制备了山梨醇多巯基乙酸酯,再与环氧树脂扩链得到多巯基环氧接枝化合物。对制得的聚硫醇进行1H-NMR表征,探讨了利用1H-NMR谱图计算山梨醇酯化率的方法,研究了酯化反应投料比和酯化反应时间对酯化率的影响,发现酯化率均随着投料比(巯基乙酸)/(山梨醇)和酯化反应时间的增大而增大,经综合考虑,投料比为7:1、酯化时间为2.5h时较为理想。
本文从工业化的实际出发,对聚硫醇的实验室制备及工业化生产做了大量的对比研究,实现了从实验室制备到50立升反应釜,最终到1吨反应釜的逐步工业化生产,填补了国内聚硫醇工业化生产的空白。以环氧树脂128和工业生产得到的聚硫醇为基础原料,开发研究了修补胶泥、双组分涂料等多种产品。对开发的多种产品进行了大量的性能测试,并与国外同类产品对比,发现工业产品的部分性能优于国外产品。
本课题是与福建省东协橡塑实业有限公司合作的产学研项目。