环己酮—异丁醛及其共聚树脂的合成与表征

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酮醛树脂是一种重要的涂料/油墨多功能助剂,用于改善涂膜的附着力、硬度和光泽等性能。环己酮-异丁醛(CI)及环己酮-甲醛-异丁醛(CFI)树脂作为两种新型的酮醛树脂,国内外还未见其制备报道。本文以环己酮、异丁醛和甲醛为原料,甲醇钠为催化剂,合成了环己酮-异丁醛及环己酮-甲醛-异丁醛树脂,研究了原料摩尔比、催化剂用量、反应时间、蒸发时间等对树脂性能及产率的影响,借助FT-IR和~1H-NMR对树脂结构进行了表征。论文的主要研究内容和结果如下:(1)以环己酮和异丁醛为原料,甲醇钠为催化剂,制得了耐热黄变性能好、能溶于常用有机溶剂的环己酮-异丁醛(CI)树脂。FT-IR和~1H-NMR分析结果表明,合成的环己酮-异丁醛树脂结构中含有羟基和异丙基,未发现醛基,说明在树脂合成过程中异丁醛与环己酮的α-H发生了羟醛缩合反应。在合成树脂时,随着醛酮摩尔比的增加,树脂羟基值上升,运动粘度先升后降,产率先增加后减少;当催化剂用量增加或反应时间延长时,树脂的羟基值下降,运动粘度增加,产率上升;随着蒸发时间的增加,树脂的羟基值下降,运动粘度上升。综合考虑各因素对树脂羟基值,运动粘度和产率的影响,得出制备树脂的较佳条件为:醛酮摩尔比为1.3,催化剂用量为6.0%,反应时间为9 h,蒸发时间为1.5h。此条件下所得树脂羟基值为43.60 mg KOH /g,运动粘度为7.78 mm~2/s,产率为52.3%,数均分子量为469g/mol。(2)以环己酮、甲醛和异丁醛为原料,甲醇钠为催化剂,制得了环己酮-甲醛-异丁醛(CFI)树脂。FT-IR分析结果表明,所得的树脂结构中含有羟基和异丙基、未发现醛基,说明在树脂合成过程中甲醛、异丁醛与环己酮的α-H发生了羟醛缩合反应。当催化剂用量增加或反应时间延长时,树脂的羟基值下降,软化点和产率上升;随着醛酮摩尔比的增加,树脂的羟基值上升,软化点和产率先增加后减少;随着异丁醛用量的增加,树脂羟基值和软化点下降。综合考虑各因素对树脂羟基值,软化点和产率的影响,得到制备树脂的较佳条件为:醛酮摩尔比为2.0、异丁醛/甲醛摩尔比为1.0、催化剂用量为5.0%、反应时间为5h。此条件下所得树脂的软化点为77℃,羟基值为235.5mgKOH/g,产率为78.4%。该树脂的耐热黄变性、在非极性溶剂中的溶解性均优于环己酮-甲醛树脂。
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