摘 要

环氧树脂是化学分子结构中具有由两个及两个以上的环氧基团的有机分子化合物。环氧树脂在工业生产中有着非常广泛的应用，本论文研究课题以生物基呋喃材料5-羟甲基糠醛（HMF）为基础原料进行衍生，制备双酚A型呋喃类环氧树脂单体，并尝试其在聚合物材料中的应用，拟通过双胺直接固化方法，得到呋喃类双酚A型聚合物，并尝试对相关性能进行测试，了解基本物化性质，实现其在聚合物材料合成中的应用。

关键词：双酚A环氧树脂 合成 表征

Abstract

Epoxy resin is an organic molecular compound. Compared with other organic compounds, it is characterized by two or more epoxy groups in the chemical molecular structure. Epoxy resins have a very wide range of applications in industrial production. The research topic of this thesis is based on the bio-based furan material hydroxymethylfurfural (HMF) as the basic raw material to prepare bisphenol A type furan epoxy resin monomer and try it in the polymer In the application of the material, it is intended to obtain a furan bisphenol A type polymer by a direct diamine curing method, and try to test the relevant properties to understand the basic physicochemical properties and realize its application in the synthesis of polymer materials.

KeyWords: Bisphenol A epoxy resin; Synthesis; Characterization

目录

摘 要

Abstract

第一章 文献综述

1.1环氧树脂的分类与应用

1.1.1环氧树脂的分类

1.1.2环氧树脂的应用

1.2生物基呋喃类环氧树脂的概述

1.2.1生物基呋喃类环氧树脂的简介

1.2.2呋喃类环氧树脂的性质

1.2.3呋喃类环氧树脂的用途

1.2.4呋喃类环氧树脂的合成方法

1.3本文的研究内容及研究意义

1.3.1研究内容

1.3.2研究意义

第二章 实验材料与方法

2.1实验材料

2.1.1实验仪器

2.1.2实验试剂

2.2实验方法

2.2.1单体制备

2.2.2固化剂制备

2.2.3聚合物制备

第三章 实验结果与讨论

3.1实验结果

3.1.1呋喃-2,5-二基二甲醇的合成结果

3.1.2单呋喃环氧的合成结果

3.1.3 1,1'-（（（（氧双（乙烷-2,1-二基））双（L2-氮烷二基））二（羰基））双（2,1-亚苯基））二（乙烷-1-酮）的合成结果

3.1.4二甘二胺的合成结果

3.1.5 1-（2-（（丙基-λ2-氮烷基）羰基）苯基）乙烷-1-酮化合物与1,2-二（λ1-氧化烷基）乙烷（2:1）的合成结果

3.1.6三甘二胺的合成结果

3.2 结果与讨论

3.3 实验讨论

结语与展望

参考文献

部分化合物的光谱图

致谢

第一章 文献综述

1.1环氧树脂的分类与应用

1.1.1环氧树脂的分类

环氧树脂的种类多种多样，主要是由于环氧树脂的化学分子结构式有所不同，根据这一性质可以将它分包括缩水甘油酯类环氧树脂在内的五大类，在这几个种类里面，缩水甘油醚类环氧树脂在工业生产上使用量最大，而在这一类环氧树脂中，最为主要的是双酚A型环氧树脂，工业生产中应用最多的就是这种环氧树脂。

根据环氧树脂的弹性强度，防水性能还有一些其他的物理或化学的特性再次进行分类，环氧树脂可以分为包括水面用胶以及通用胶在内的16种以上的工业用胶^[1]。

1.1.2环氧树脂的应用

环氧树脂是一种常见的有机物，而在工业生产中它通常用来作为一种有机原料，以生物基原料合成环氧树脂可以有效的解决传统化工生产方法所带来的问题，传统的化学合成的方法在原料的选用和生产方法的选择上都呈现出了对人体有一定程度的伤害，并且应用化学方法生产，所选择的化学原料的储存量都是有限的。通过查阅文献和阅读书籍获悉，根据目前国内外的有机实验水平、对于树脂类有机物的研究进展和实验成果表明，生物基环氧树脂可以通过各种酸类和松香等天然成分来合成，在此方面取得了很大的成果^[2]。

现代社会雾霾天气已经司空见惯，空气污染严重，二氧化碳过度排放，温室效应加剧所导致的海平面上升。更为重要的是人口呈指数型增长使得地球上的资源越来越匮乏，其中尤其是石油资源非常的紧缺和稀有，而传统方法制备环氧树脂所用到的原料多是来自石油生产中的中间产物和一些副产物，所以我们必须要寻找新型的原料和生产方法来代替以往的传统生产环氧树脂的方法，这种新观念的提出在大形势的推动下越来越受到人们的重视。

生物质资源非常容易得到，相比化学原料而言对于环境污染几乎微乎其微，可以参与碳元素的循环，并且节省生产成本，储存量非常多也不会出现资源短缺的问题。作为一种可持续使用和可再生资源，在取代传统的石油方面有很大的优势^[3]。

在近年来的研究中，人们所倾向于研究的环氧树脂大部分都是溶剂型的，而另一种非溶剂型的环氧树脂则仅有国内的少数企业和实验中心进行研究，并且生产出来了少数几种非溶剂型的环氧树脂。这些非溶剂型的环氧树脂大部分是改性的环氧树脂，改性的方法通常是几种材料与环氧树脂均匀混合、以一种物质做交联剂制作聚合物或由两种交联聚合物聚合而成 ^[4-5]，这种改性主要是为了改进环氧树脂的弹性强度，使其弹性更强或者弹性更弱，以适用于不同的工业生产方向。

目前国内外的研究方向主要集中在两个方向：其一是随着科研方法的不断进步，想要获得具有更高性能的环氧树脂材料，用来满足更多特殊工业生产的要求，能使其拥有更宽泛的应用，并且这种性能可以尽可能的不受外界环境的影响，稳定性强，适应性强；其二是随着工业需求的不断提升，希望可以获得具有更低廉价格的环氧树脂材料，以适应市场的大批量生产要求。其中利用植物类生物质来生产环氧树脂的方法最为典型，植物类生物质的主要包括纤维素、半纤维素和木质素等，在一定条件下可以转化成与其相对应的单糖，纤维素通过代谢转化成葡萄糖等单糖，葡萄糖再通过进一步的化学反应，生成呋喃类化合物以及各种衍生物等中间产物。这种利用植物生物质转化的方法制备呋喃类衍生物，既可以取代从前用不可再生原料（石油）产生的化工产品，并且还可以作为原材料用来合成新的工业化合物、并且可以合成下游化合物和生物添加剂、生物燃料等^[3]。而且这种方法使用的原料方便易得，节省成本，并且还具有减少污染等优点。

1.2生物基呋喃类环氧树脂的概述

1.2.1生物基呋喃类环氧树脂的简介

呋喃类环氧树脂是指用糠醇和糠醛为底物，经过化学反应合成的树脂，并且其中的糠醇和糠醛的结构式中含有呋喃环。当呋喃类环氧树脂处于酸性很强的溶液中时，会发生固化反应，变成不溶于强酸溶液但是溶于水的固形物，并且在较高的温度下不会发生熔化变形。呋喃类环氧树脂能够在强酸、碱中长期存在而不会发生溶解的现象，是因为环氧树脂的分子结构中具有稳定的呋喃环。

近年来，随着许多新型呋喃类环氧树脂的面世，呋喃类环氧树脂的应用范围也逐渐扩大了许多。呋喃类环氧树脂在铸造，防腐，胶泥制造，玻璃钢等工业生产中广泛的用作粘粘剂；在铸造工艺中可用作砂芯粘粘剂，即在正常环境温度下，呋喃树脂和铸造砂充分混合均匀，并且在其中加入一定量的有机酸性固化剂，自发发生硬化的呋喃类环氧树脂的效能就会大大提高，并且铸件的质量也较之前更具有优势^[7]。

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