2.3催化剂对反应的影响
在合成EA的过程中,必须加入少量的催化剂使环氧基开环与丙烯酸反应,但由于环氧树脂的羟基和丙烯酸之间也能发生酯化反应,因此,有必要选择合适的催化剂,使反应有利于羧酸和环氧基反应,作为羧酸与环氧基反应的催化剂主要有叔胺、季铵盐、KOH等。本文分别考察了三乙胺、四丁基溴化铵、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙醇胺、1631等催化剂对反应的影响,催化剂加入量均为0.6%,反应温度在85~95℃之间,合成原料丙烯酸与环氧基的物质的量的比为1∶1,以反应4h后的丙烯酸转化率考察催化效率,以环氧基的转化率考察催化剂对反应的选择性,实验结果见表2。
表2催化剂对合成EA的影响
由表2可知,丙烯酸的转化率都比较高,但环氧基的转化率有较大差别,由此可知,季铵盐催化剂活性高,而且选择性强,季铵盐作催化剂有利于环氧基开环与丙烯酸反应,叔胺类催化剂虽然能促进反应,但选择性不如季铵盐。在合成EB的过程中,也需要加催化剂使顺丁烯二酸酐开环与环氧基中的羟基反应,本文考察了上述催化剂对反应的影响,反应条件为:顺丁烯二酸酐和羟基为等物质量的比,催化剂用量为0.5%,在75~85℃反应90min。实验结果见表3(理论酸值为185.6mgKOH/g)。
表3催化剂对合成EB的影响
由表3可知,顺酐和改性EA在催化剂存在下反应非常快,当反应90min时,转化率均达到90%以上,其中以N,N-二甲基乙醇胺效果最好,故本实验选择N,N-二甲基乙醇胺为合成EB的催化剂。
2.4催化剂用量对反应的影响
图3是合成EA的催化剂用量不同时,酸值随温度的变化情况。
从图3可以看出,随着催化剂用量的增多,在相同时间内酸值下降得越快,反应也越快,能使达到终点时的反应时间缩短,这样有利于保护不饱和双键被聚合,从而提高树脂的质量。但催化剂用量越多,发生副反应的可能性也越大,凝胶可能性越大。而且当催化剂量超过0.8%后酸值下降得不明显,且催化剂用量增多成本也会相应的增大,所以综合各种因素选定合成EA时催化剂的加入量为体系总量的0.6%~0.8%。