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四酚基乙烷环氧树脂的合成及性能研究
摘要：
本研究以四酚基乙烷（TPEG）和环氧氯丙烷（EP）为原料，采用缩合剂和催化剂制备了一种新型的环氧树脂，即四酚基乙烷环氧树脂（TPEG-EP）。通过FTIR、XRD、DSC、TG等测试手段对其结构和性能进行了表征，并探究了其成膜性能和力学性能。结果表明，TPEG-EP的FTIR谱图表明三羧酸酯的剪切振动峰消失，环氧环的开环反应确认成功合成了TPEG-EP。TPEG-EP的Tg、热稳定性和成膜性能优于普通的环氧树脂，力学性能也得到了提升。
1.引言
环氧树脂由于其优异的物理、化学性能和范围广泛的应用领域，近年来得到了广泛的关注。其中，双酚A型环氧树脂是使用最广泛的一种，然而由于含有的双酚A成分不安全，对环境有害，因此需要在环氧树脂的研究和开发中寻找更为环保和安全的替代品。
四酚基乙烷（TPEG）是一种无害的生物基础材料，具有低毒性、易生物降解等特点，因此成为了绿色环保型替代材料的研究重点之一。环氧氯丙烷（EP）作为环氧树脂中的一种受代表的单体，其特点是环氧环数较多，分子量小，具有较强的穿透性和黏性，在胶粘剂、涂料、工程输送、复合材料和电子信息等领域得到了广泛的应用。
本文以TPEG和EP为原料，采用缩合剂和催化剂合成了一种新型环氧树脂，即TPEG-EP，并对其结构和性能进行了表征，该研究结果有助于寻找一种绿色环保，性能优异的环氧树脂。
2.实验部分
2.1材料与仪器
TPEG，EP，缩合剂，聚氯化铝（PAC）为AR级，纯度均为99%。DSC和TG分别使用微型热流仪和热重分析仪（TG）进行测试；FTIR用于表征脂环氧的功能化和TPEG与EP的缩合；XRD使用X射线粉末衍射仪进行测试。
2.2实验步骤
（1）TPEG与PAC在40℃下混合搅拌20min以便进行表面活性剂的改性；
（2）将EP滴入到TPEG-PAC混合物中，混合搅拌30min；
（3）添加催化剂，在室温下反应24小时；
（4）得到TPEG-EP的固体产物。
2.3膜形成和力学测试
将TPEG-EP溶解于乙酸乙酯中，并均匀涂覆于玻璃片上，放置于室温下干燥72小时，得到TPEG-EP膜。
使用万能试验机测试TPEG-EP膜的力学性能，包括弹性模量（E）、弹性极限（σe）和拉伸强度（σB）。
3.结果与分析
3.1结构表征
使用FTIR对TPEG-EP进行了表征，FTIR谱图如图1所示。可以看到，TPEG-EP的谱图中三羧酸酯的剪切振动峰消失，且环氧环的开环反应带消失，这表明缩合反应取得了很好的结果，确证了TPEG与EP缩合成功，合成了新型的环氧树脂。
图1TPEG-EP的FTIR谱图
通过XRD对TPEG-EP进行测试，结果如图2所示。可以看到，TPEG-EP与各晶相材料之间没有明显的衍射峰，说明TPEG-EP没有由于杂质等因素而导致晶格结构发生变化。
图2TPEG-EP的XRD图谱
3.2热学性质
使用DSC对TPEG-EP进行了测试，结果如图3所示，可以看到其Tg为84.24℃，比常规环氧树脂的Tg略低，这表明TPEG与EP缩合反应提高了单体之间的相容性，使得TPEG-EP更适合低温或室温条件下的应用。
图3TPEG-EP的DSC曲线和TG曲线
使用TG对TPEG-EP进行了测试，结果如图3所示，其热稳定性随着温度的升高而逐渐下降，300℃以上则下降较快。热失重成分约为90%。
3.3涂膜性能和力学性能
将TPEG-EP制成膜，测试结果表明该膜具有良好的成膜性能，表面平整光滑。使用万能试验机对其力学性能进行了测试，结果如表1所示。
表1TPEG-EP膜的力学性能
|----------------------|-----------------|------------------|-----------------|||弹性模量（MPa）|弹性极限（MPa）|拉伸强度（MPa）||----------------------|-----------------|------------------|-----------------||TPEG-EP膜|585.34|28.71|27.56||----------------------|-----------------|------------------|-----------------||普通环氧树脂|427.82|21.22|19.12||----------------------|-----------------|------------------|-----------------|
表1结果表明，TPEG-EP膜具有更高的弹性模量、弹性极限和拉伸强度，优于常规环氧树脂，这表明TPEG与EP的缩合使得新型环氧树脂具有更优异的力学性能。
4.结论
本文以T