探析风电叶片材料双酚f环氧树脂的合成研究

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1、学校代码10530学号200615011038分类号TQ423密级硕士学位论文风电叶片材料双酚F环氧树脂的合成研究学位申请人廖勇勇指导教师刘跃进教授学院名称化工学院学科专业化学工程研究方向精细化学品合成与分离二○○九年五月七日SynthesisofnewwindpowerbladematerialbisphenolFepoxyresinCandidateYongyongLiaoSupervisorProf.YuejinLiuCollegeChemicalEngineeringCollegeProgramChemicalEngineeringSpecializationSynthesis

2、andSeparationofFineChemicalsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2009湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校

3、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要风力发电是国家鼓励和急需的节能环保项目。风电叶片露天工作，在承受强风载荷、砂粒冲刷、紫外线照射、大气氧化与腐蚀、酸盐腐蚀、材料成本等方面有较高的要求。目前兆瓦级风机叶片已采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，所需的环氧树脂要求粘度低、对纤维浸透性好、耐冲击性能高、韧性好。通用型环氧树脂的粘度高、耐冲击性及耐候性差，漆膜在户

4、外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料和胶粘剂。研发新型风电叶片环氧树脂具有非常重要的意义。新型双酚F环氧树脂具有粘度低、耐溶剂性强、耐冲击性能高、对纤维浸渍性和与玻璃钢复合性能好、使用成本低等优点而被看好用于制造风电叶片基制材料。主要原料双酚F在国外已有生产,但存在高酚醛比、性能最好的对位异构体含量低、收率低、产物后处理复杂等问题，且采用了大倍数苯酚循环蒸发套用，又在加热条件下反应，造成生产成本较高。而进口双酚F价格过高，致使国内双酚F环氧树脂规模化生产很少。论文首先用苯酚、甲醛在磷酸催化剂和甲醇溶剂存在下，进行亲电取代反应制备了双酚F，研究了原料配比、催化剂磷酸用量、反应温度及时间

5、对产物收率及其中对位异构体含量的影响，得到了最佳工艺参数：苯酚/甲醛(mo1)=5:1，甲醇/甲醛=1:1，苯酚/磷酸=3:1，水/酸=2.5～3.0/1，反应温度45℃，反应时间5h，在此反应条件下，双酚F产品收率达92.2％(以甲醛计，即每摩尔甲醛可以得到的双酚F摩尔)，所得的双酚F产物中4，4'-位异构体含量有73.2%。再用双酚F与环氧氯丙烷在催化剂四甲基氯化铵存在下进行醚化反应，然后加入固体氢氧化钠进行环氧化脱氯反应，再精制得到双酚F环氧树脂。研究了原料配比、反应时间和温度对产品氯含量和环氧值的影响，确定了适宜的工艺条件：环氧氯丙烷/双酚F（mol）=10:1，二氯丙醇/环氧

6、氯丙烷=0.2，四甲基氯化铵用量为2%(mol/BPF)，醚化温度为80℃，时间为5h，环氧化催化剂为粉末状氢氧化钠，过量2%，闭环温度为70℃，时间为1.5～2.0h。在这一工艺条件下制得的双酚F型环氧树脂为浅黄色透明，低温流动性好，收率为91%，环氧值达到0.57，有机-4-4氯为2.1×10,无机氯为1.3×10。经傅里叶变换红外光谱和核磁共振分析，初步确认了所合成产品为双酚F环氧树脂。关键词：环氧树脂；双酚F环氧树脂；双酚F；醚化；环氧化iAbstractWindpowergenerateelectricityisencouragedbythestateandinurgentn

7、eedofenergysavingandenvironmentalprotectionprojects.Windturbinebladesworkoutdoors，soitneedahigherrequestinthesomethingofsustainStrongwindload,sanderosion,ultravioletradiation,atmosphericoxidationandcorrosion,acidcorrosion,ma