Page 207 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 郭 睿，等: BPS-BPA 酚醛环氧树脂的合成及其应用性能 ·409·

环氧值与 BPS 接枝率的影响。 A（反应温度）>D（NaOH 用量）>B（反应时间），
其中物料配比对环氧值的影响最为显著。结合以上
分析，其最优工艺参数为 A 1 B 2 C 2 D 3 ，即反应温度为
110 ℃，反应时间为 2.5 h，物料配比为 1∶0.9，NaOH
用量为 1.98 g。在此条件下，合成的 BPS-BPA 酚醛
环氧树脂环氧值均值为 0.718。

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表 4 L 9 (3 )实验设计及结果
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Table 4 L 9 (3 ) experimental design and results
编号 A B C D 环氧值
1 1 1 1 1 0.46

2 1 2 2 2 0.706
图 12 NaOH 用量对 BPS-BPA 酚醛环氧树脂环氧值和接 3 1 3 3 3 0.692
枝率的影响 4 2 1 2 3 0.715
Fig. 12 Effect of NaOH dosage on the epoxy value and 5 2 2 3 1 0.655
grafting ratio of BPS-BPA phenolic epoxy resin
6 2 3 1 2 0.46
由图 12 可知，随着 NaOH 用量的增加，环氧值 7 3 1 3 2 0.515
和接枝率先出现递增趋势。这是由于 NaOH 为反应 8 3 2 1 3 0.473
体系提供碱性环境，在碱性条件下开环状态的环氧 9 3 3 2 1 0.631
氯丙烷会发生取代反应而发生闭环，当 NaOH 过量 K 1 0.619 0.563 0.464 0.582 —
时，反应体系碱性过强，使环氧基团发生开环反应， K 2 0.610 0.611 0.684 0.560 —
K 3 0.540 0.594 0.621 0.627 —
产生副产物，导致环氧值出现递减的趋势。当 NaOH
R 0.079 0.048 0.220 0.067 —
用量为 1.65 g 时其环氧值达到最大。
注：—表示无数据。
2.6 正交法优化 BPS-BPA 酚醛环氧树脂的制备工艺
表 5 方差分析
2.6.1 正交实验设计
Table 5 Analysis of variance
在单因素实验结果的基础上，利用正交实验设
因素 偏差平方和 自由度 F 比 F 临界值 显著性
计，以反应温度（A）、反应时间（B）、m(BPA 酚醛
温度/℃ 0.011 2 0.444 3.110 —
树脂)∶m(BPS)（C）、NaOH 用量（D）为自变量， 时间/h 0.004 2 0.162 3.110 —
以 1、2、3 三个水平代表自变量的高、中、低，以 物料配比 0.077 2 3.111 3.110 *
环氧值作为实验考察指标进行组合设计，原因是环 NaOH 用量/g 0.007 2 0.283 3.110 —
氧值作为活性位点，在制备胶粘剂的过程中环氧基 误差 0.10 8 — — —
团与固化剂上的活性位点进行反应，故环氧值是胶 注：—表示无数据；*表示显著。
粘剂的重要指标。因此，有必要对 BPS-BPA 酚醛环
氧树脂的环氧值进一步优化。正交实验设计因素及 2.7 BPS-BPA 酚醛环氧树脂胶粘剂的应用性能
水平如表 3 所示。 2.7.1 BPS-BPA 酚醛环氧树脂胶粘剂的粘结性能、
粘结强度
表 3 正交实验设计因素及水平 图 13 为 BPS-BPA 酚醛环氧树脂胶粘剂的粘结
Table 3 Design experimental factors and levels
性能、粘结强度。
因素
水平 A B C D
温度/℃ 时间/h 物料配比 NaOH 用量/g
1 110 2.0 1∶0.8 1.43
2 120 2.5 1∶0.9 1.65
3 130 3.0 1∶1.0 1.98

2.6.2 正交实验结果与分析
根据表 4、表 5 中的实验数据显示，极差 R 的
大小为 R C >R A >R D >R B ，由此可以得出影响 BPS-BPA
酚醛环氧树脂环氧值的主要因素为 C（物料配比）>