松香改性聚酯多元醇的合成表征及应用研究
松香改性聚酯多元醇的合成表征及应用研究[20200412225648]
摘要
采用天然资源获得的松香作为改性剂，开发一种松香改性的聚酯多元醇，研究不同种类的多元醇（例如甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇等）在不同条件下与松香的反应，提高羧基转化率，制备出符合漆包线漆使用的聚酯多元醇。研究表明，当松香与多元醇的官能团摩尔比为1:4.5，采用二甲苯在200℃回流时，制备的松香基多元醇酯透明度最高，粘度大，松香反应最完全。改性聚酯多元醇用量为15%时，制备的聚酯多元醇粘度大。以此制备的漆包线样品获得的最佳性能如下：305℃下焊锡时间为11.44s，盐水针孔为0，介质损耗性能与基础配方无明显差距。说明松香的加入能够改善漆包线漆的焊锡性，且对介质损耗和盐水针孔等性能无明显影响。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:松香三羟甲基丙烷聚酯多元醇漆包线漆
目 录
1 绪论 1
1.1 聚酯多元醇 1
1.1.1 聚酯多元醇的特点及合成 1
1.1.2聚酯多元醇的改性研究进展 1
1.2 松香 2
1.2.1松香产业的发展 2
1.2.2 松香的组成 3
1.2.3 基本性质及实用价值 4
1.3 聚氨酯漆包线漆 4
1.4 本论文的研究内容和新颖点 5
1.4.1 研究内容 5
1.4.2 新颖点 5
2 实验部分 6
2.1 实验原料、仪器及装置 6
2.1.1 主要原料与仪器 6
2.1.2 实验原理、反应装置及其注意点 7
2.2 实验方法及步骤 8
2.2.1 松香多元醇的制备 8
2.2.2 缩聚及溶解稀释工艺 8
2.2.3 聚氨酯漆包线漆的制备 9
2.2.4 聚氨酯漆包线样品的制备 9
2.3 分析、测试与表征 9
2.3.1 酸值的测定 9
2.3.2聚酯多元醇的溶解性能 10
2.3.3 聚酯多元醇抽丝性能测试 10
2.3.4 红外光谱分析（IR） 10
2.3.5 焊锡性测试 10
2.3.6 盐水针孔测试 10
2.3.7 介质损耗测试 10
3 结果与讨论 11
3.1 松香多元醇的制备工艺及表征 11
3.1.1 原料的选定 11
3.1.2 反应温度的确定 11
3.1.3 回流剂的使用 13
3.1.4 物料摩尔比 14
3.2 松香改性聚酯多元醇的制备工艺及性能研究 15
3.2.1 聚酯多元醇的制备 15
3.2.2 聚酯多元醇的结构表征 16
3.3 松香改性漆包线漆的性能研究 18
3.3.1 漆膜的盐水针孔性能 18
3.3.2 漆膜的介质损耗性能 18
3.3.3 漆膜的直焊性 19
4 结论 20
参考文献 21
致谢 22
1 绪论
1.1 聚酯多元醇
1.1.1 聚酯多元醇的特点及合成
聚酯多元醇齐聚物（简称聚酯多元醇）是一种低分子量化合物，分子量一般在500～5000，具有羟基活性端，可通过固化反应进行链的延伸、支化和交联。聚酯多元醇是一种非常重要的固化树脂，广泛应用于涂料工业，层压、模塑和灌封材料，感光树脂以及增塑剂等方面，其进一步生产制备的聚酯型聚氨酯也渗透应用于科研、医疗、国防等各行各业。
聚酯多元醇一般由二元羧酸（或酯）与多元醇缩合（或酯交换）而成，分子内含有较多的酯基，因而具有很好的内聚强度、附着力、耐磨性及抗老化性。不同原料合成的聚酯多元醇也有着不同的特性及应用，例如：己二酸与二元醇反应制得的聚酯二醇表现为蜡状固体，多用于生产聚氨酯弹性体，胶粘剂及织物涂层等；带侧基的二醇制得的聚酯常温下呈液态，其柔软耐水解的特性常用于制备油墨或软革；芳香族中的苯环结构会增加多元醇的强度和耐热性，可用于硬质泡沫的制备，且苯酐的价格较低，能有效降低制品的生产成本，提高经济效益。
工业上生产聚酯多元醇常采用真空脱水法，即在真空条件下，以醋酸盐为催化剂，使二元酸与二元醇进行缩合反应，生成一定分子量的聚酯多元醇。另一种是高温氮气脱水法，即指在氮气的保护下，高温合成聚酯多元醇。通过对两种反应在温度、时间、产物酸值和羟值等方面的对比发现，高温氮气脱水法的工艺较容易控制，生产周期短，制得的聚酯多元醇酸值降低幅度大，色泽好。因此，高温氮气法也是一种很好的合成聚酯多元醇的方法。[1]
1.1.2聚酯多元醇的改性研究进展
近年来，“绿色化学”观念的提出，促使聚酯多元醇在节能、环保等方面进一步改善，也增加了对聚酯多元醇性能提升的探索和研究。
聚酯多元醇的改性可以从原料、添加剂、回流剂、生产工艺、产品用途等方面考虑，每种因素的改变都可能对制品产生一定的影响。例如从原料方面，可通过加入顺酐改性聚酯的热性能，拓宽其应用领域，改善产品的理化性能；从生产工艺方面，讨论各类多元醇对于有机硅改性聚酯的影响，从而确定附着力、硬度及柔韧性都较好的工艺配方；从制品的用途角度出发，有为生产硬质聚氨酯泡沫而加入植物油的醇解物以获得高阻燃性、低粘度的聚酯多元醇的改性方法等[2]。因此，各领域为寻找能够适应某种特殊要求的聚酯多元醇开展了大量的实验探究，聚酯多元醇的改性也由此得到重视和发展。
1.2 松香
1.2.1松香产业的发展
化石能源的不断减少，迫使人们寻找并广泛利用可再生资源等新型能源，其中，生物质资源因其环境友好性被认为是替代化石能源的最佳选择。而松香就是一种纯天然树脂，全世界年产量高达110~120万吨，价格低廉。据统计，松香有四百多种用途，但由于其易氧化、酸值高、热稳定性差等特性，一般不直接使用，而是通过化学改性来赋予它各种优良性能。
松香的酯化是改性的最基本手段之一。文中改性的聚酯多元醇广泛应用于涂料工业，在各类烘烤涂料、绝缘漆、漆包线漆产品领域中，聚酯多元醇的结构与性能对漆膜的使用性能有着重要的影响。因此，采用天然资源获得的松香作为改性剂，开发一种松香改性的聚酯多元醇，既提高了松香的性能，拓宽其应用领域，又改善了聚酯多元醇的性能，降低生产成本，具有一定的经济效益、社会效益和环境效益。
如今，国内已有不少关于利用松香改性聚酯多元醇的研究报道。如：王兵等人对松香的主要成分枞酸进行了细致的分析和研究，对其单体的直接应用和有机合成方面的应用都做了系统、全面的论述；王宏晓等人的“松香基多元醇的合成及其应用”中也分别阐述了多种物质与松香反应的机理及聚酯多元醇的几种合成工艺[3]；高宏在“高稳定浅色松香甘油酯的制备”中介绍了松香与甘油反应制备高性能聚酯多元醇的研究，从浅色剂、催化剂的选用与对比中寻找出性能最优的工艺配方等。
国外对松香改性的研究也很广泛，对某种特定的松香酯类产品已有完整的工业生产线。世界上最大的松香生产公司，美国的Hercule公司拥有十多种松香酯类产品的生产工艺，这些产品在胶粘剂、油墨、涂料、电子等行业中有着越来越重的应用比例[4]。与此同时，各国也在不断选育速生、高产脂力的松树树种，重视人工林基地的建设，改善松林立地的条件，探索高效的采脂工艺，旨在从根源上提高松香的产量。
在专家学者们的不断努力下，松香的发展正朝着两个方向进行，一方面，完善并改进松香类产品中已被开发的应用，另一方面，拓展松香在其他领域或产品中的应用，扩大其发展空间[5]。现阶段，我国松香年产量仍居世界第一，但得天独厚的产量优势却没有相应先进的技术提供支持。近一半的松香作为原料廉价出口，而不是经过加工增加其附加值后再利用。因此，松香的加工和改性变得尤为重要，而这一问题的解决工作也将成为我国松香产业的研究方向和开发重心。[6]
1.2.2 松香的组成
松香是具有多种成分的混合物，其成分因松树种类的不同而有些许差异，但主要成分是树脂酸，含有少量脂肪酸和中性物质。据统计，松香中树脂酸的含量一般高达85.6~88.7%，脂肪酸占2.5~5.4%，中性物质占5.2~7.6%，如图1所示：
摘要
采用天然资源获得的松香作为改性剂，开发一种松香改性的聚酯多元醇，研究不同种类的多元醇（例如甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇等）在不同条件下与松香的反应，提高羧基转化率，制备出符合漆包线漆使用的聚酯多元醇。研究表明，当松香与多元醇的官能团摩尔比为1:4.5，采用二甲苯在200℃回流时，制备的松香基多元醇酯透明度最高，粘度大，松香反应最完全。改性聚酯多元醇用量为15%时，制备的聚酯多元醇粘度大。以此制备的漆包线样品获得的最佳性能如下：305℃下焊锡时间为11.44s，盐水针孔为0，介质损耗性能与基础配方无明显差距。说明松香的加入能够改善漆包线漆的焊锡性，且对介质损耗和盐水针孔等性能无明显影响。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:松香三羟甲基丙烷聚酯多元醇漆包线漆
目 录
1 绪论 1
1.1 聚酯多元醇 1
1.1.1 聚酯多元醇的特点及合成 1
1.1.2聚酯多元醇的改性研究进展 1
1.2 松香 2
1.2.1松香产业的发展 2
1.2.2 松香的组成 3
1.2.3 基本性质及实用价值 4
1.3 聚氨酯漆包线漆 4
1.4 本论文的研究内容和新颖点 5
1.4.1 研究内容 5
1.4.2 新颖点 5
2 实验部分 6
2.1 实验原料、仪器及装置 6
2.1.1 主要原料与仪器 6
2.1.2 实验原理、反应装置及其注意点 7
2.2 实验方法及步骤 8
2.2.1 松香多元醇的制备 8
2.2.2 缩聚及溶解稀释工艺 8
2.2.3 聚氨酯漆包线漆的制备 9
2.2.4 聚氨酯漆包线样品的制备 9
2.3 分析、测试与表征 9
2.3.1 酸值的测定 9
2.3.2聚酯多元醇的溶解性能 10
2.3.3 聚酯多元醇抽丝性能测试 10
2.3.4 红外光谱分析（IR） 10
2.3.5 焊锡性测试 10
2.3.6 盐水针孔测试 10
2.3.7 介质损耗测试 10
3 结果与讨论 11
3.1 松香多元醇的制备工艺及表征 11
3.1.1 原料的选定 11
3.1.2 反应温度的确定 11
3.1.3 回流剂的使用 13
3.1.4 物料摩尔比 14
3.2 松香改性聚酯多元醇的制备工艺及性能研究 15
3.2.1 聚酯多元醇的制备 15
3.2.2 聚酯多元醇的结构表征 16
3.3 松香改性漆包线漆的性能研究 18
3.3.1 漆膜的盐水针孔性能 18
3.3.2 漆膜的介质损耗性能 18
3.3.3 漆膜的直焊性 19
4 结论 20
参考文献 21
致谢 22
1 绪论
1.1 聚酯多元醇
1.1.1 聚酯多元醇的特点及合成
聚酯多元醇齐聚物（简称聚酯多元醇）是一种低分子量化合物，分子量一般在500～5000，具有羟基活性端，可通过固化反应进行链的延伸、支化和交联。聚酯多元醇是一种非常重要的固化树脂，广泛应用于涂料工业，层压、模塑和灌封材料，感光树脂以及增塑剂等方面，其进一步生产制备的聚酯型聚氨酯也渗透应用于科研、医疗、国防等各行各业。
聚酯多元醇一般由二元羧酸（或酯）与多元醇缩合（或酯交换）而成，分子内含有较多的酯基，因而具有很好的内聚强度、附着力、耐磨性及抗老化性。不同原料合成的聚酯多元醇也有着不同的特性及应用，例如：己二酸与二元醇反应制得的聚酯二醇表现为蜡状固体，多用于生产聚氨酯弹性体，胶粘剂及织物涂层等；带侧基的二醇制得的聚酯常温下呈液态，其柔软耐水解的特性常用于制备油墨或软革；芳香族中的苯环结构会增加多元醇的强度和耐热性，可用于硬质泡沫的制备，且苯酐的价格较低，能有效降低制品的生产成本，提高经济效益。
工业上生产聚酯多元醇常采用真空脱水法，即在真空条件下，以醋酸盐为催化剂，使二元酸与二元醇进行缩合反应，生成一定分子量的聚酯多元醇。另一种是高温氮气脱水法，即指在氮气的保护下，高温合成聚酯多元醇。通过对两种反应在温度、时间、产物酸值和羟值等方面的对比发现，高温氮气脱水法的工艺较容易控制，生产周期短，制得的聚酯多元醇酸值降低幅度大，色泽好。因此，高温氮气法也是一种很好的合成聚酯多元醇的方法。[1]
1.1.2聚酯多元醇的改性研究进展
近年来，“绿色化学”观念的提出，促使聚酯多元醇在节能、环保等方面进一步改善，也增加了对聚酯多元醇性能提升的探索和研究。
聚酯多元醇的改性可以从原料、添加剂、回流剂、生产工艺、产品用途等方面考虑，每种因素的改变都可能对制品产生一定的影响。例如从原料方面，可通过加入顺酐改性聚酯的热性能，拓宽其应用领域，改善产品的理化性能；从生产工艺方面，讨论各类多元醇对于有机硅改性聚酯的影响，从而确定附着力、硬度及柔韧性都较好的工艺配方；从制品的用途角度出发，有为生产硬质聚氨酯泡沫而加入植物油的醇解物以获得高阻燃性、低粘度的聚酯多元醇的改性方法等[2]。因此，各领域为寻找能够适应某种特殊要求的聚酯多元醇开展了大量的实验探究，聚酯多元醇的改性也由此得到重视和发展。
1.2 松香
1.2.1松香产业的发展
化石能源的不断减少，迫使人们寻找并广泛利用可再生资源等新型能源，其中，生物质资源因其环境友好性被认为是替代化石能源的最佳选择。而松香就是一种纯天然树脂，全世界年产量高达110~120万吨，价格低廉。据统计，松香有四百多种用途，但由于其易氧化、酸值高、热稳定性差等特性，一般不直接使用，而是通过化学改性来赋予它各种优良性能。
松香的酯化是改性的最基本手段之一。文中改性的聚酯多元醇广泛应用于涂料工业，在各类烘烤涂料、绝缘漆、漆包线漆产品领域中，聚酯多元醇的结构与性能对漆膜的使用性能有着重要的影响。因此，采用天然资源获得的松香作为改性剂，开发一种松香改性的聚酯多元醇，既提高了松香的性能，拓宽其应用领域，又改善了聚酯多元醇的性能，降低生产成本，具有一定的经济效益、社会效益和环境效益。
如今，国内已有不少关于利用松香改性聚酯多元醇的研究报道。如：王兵等人对松香的主要成分枞酸进行了细致的分析和研究，对其单体的直接应用和有机合成方面的应用都做了系统、全面的论述；王宏晓等人的“松香基多元醇的合成及其应用”中也分别阐述了多种物质与松香反应的机理及聚酯多元醇的几种合成工艺[3]；高宏在“高稳定浅色松香甘油酯的制备”中介绍了松香与甘油反应制备高性能聚酯多元醇的研究，从浅色剂、催化剂的选用与对比中寻找出性能最优的工艺配方等。
国外对松香改性的研究也很广泛，对某种特定的松香酯类产品已有完整的工业生产线。世界上最大的松香生产公司，美国的Hercule公司拥有十多种松香酯类产品的生产工艺，这些产品在胶粘剂、油墨、涂料、电子等行业中有着越来越重的应用比例[4]。与此同时，各国也在不断选育速生、高产脂力的松树树种，重视人工林基地的建设，改善松林立地的条件，探索高效的采脂工艺，旨在从根源上提高松香的产量。
在专家学者们的不断努力下，松香的发展正朝着两个方向进行，一方面，完善并改进松香类产品中已被开发的应用，另一方面，拓展松香在其他领域或产品中的应用，扩大其发展空间[5]。现阶段，我国松香年产量仍居世界第一，但得天独厚的产量优势却没有相应先进的技术提供支持。近一半的松香作为原料廉价出口，而不是经过加工增加其附加值后再利用。因此，松香的加工和改性变得尤为重要，而这一问题的解决工作也将成为我国松香产业的研究方向和开发重心。[6]
1.2.2 松香的组成
松香是具有多种成分的混合物，其成分因松树种类的不同而有些许差异，但主要成分是树脂酸，含有少量脂肪酸和中性物质。据统计，松香中树脂酸的含量一般高达85.6~88.7%，脂肪酸占2.5~5.4%，中性物质占5.2~7.6%，如图1所示：
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