Page 207 - 精细化工2020年第2期
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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。

                                                                                   4
                                                                          表 4  L 9 (3 )实验设计及结果
                                                                               4
                                                                   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)>
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