0 ·引言
      環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的力學(xué)性能、粘結(jié)性能、加工性能以及腐蝕性能，廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，但是環(huán)氧樹脂本身不能交聯(lián)固化，沒有實用價值，只有加入固化劑，并在一定的條件下進(jìn)行固化反應(yīng)，形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，才能呈現(xiàn)出優(yōu)良的性能[1，2]。市面上常見的環(huán)氧樹脂主要有雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51、E-44等。
      環(huán)氧樹脂的廣泛應(yīng)用，使得環(huán)氧樹脂固化劑的應(yīng)用也日趨廣泛[3,4]。但是隨著近幾年工業(yè)原材料成本的不斷上升，固化劑成本也在不斷升高，這樣很難滿足固化劑工業(yè)生產(chǎn)的需求。目前國內(nèi)對固化劑的研究比較少，因此本課題研究具有很重要的意義。醇解聚酯的產(chǎn)物成本低，并且醇解產(chǎn)物中含有苯環(huán)，如果能夠制備成固化劑，可以大大提高固化物的熱性能、力學(xué)性能、耐水性及耐電性，具有廣泛的應(yīng)用價值。環(huán)氧樹脂固化劑種類多樣，沒有明確的分類，主要包括胺類環(huán)氧樹脂同化劑、聚酰胺類環(huán)氧樹脂固化劑、酸酐類環(huán)氧樹脂固化劑和咪唑類潛伏性環(huán)氧樹脂固化劑[5-7] 。隨著固化劑的研究逐步深入，在生產(chǎn)生活中，人們對固
     化劑的要求也與日俱增。新型的環(huán)氧樹脂固化劑具備多功能化(固化、增韌、阻燃、促進(jìn)等功能)，快速固化、低溫固化[8，9]，無毒無害、無有機(jī)溶劑揮發(fā)[10，11]，適應(yīng)潮濕環(huán)境、利于水下作業(yè)等特點[12，13]。
     本實驗研究了利用降解廢棄聚酯材料制備的環(huán)氧樹脂固化劑的性能，并對固化效果以及固化產(chǎn)物的熱學(xué)性能和力學(xué)性能進(jìn)行了測試。
     1 ·實驗
     1．1 試劑與儀器
     試劑：廢棄聚酯制備的固化劑、環(huán)氧樹脂E51。
     儀器：AR1530／C電子精密天平，奧豪斯貿(mào)易有限公司；DZF-6090真空干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；S212恒速攪拌器，上海梅穎浦儀器制造有限公司；傅里葉紅外光譜儀，Thermo Fisher科技有限公司；差式掃描量熱儀和熱重分析儀，美國Perkin Elmer公司；沖擊強(qiáng)度儀，上海卓技儀器設(shè)備有限公司。
      1．2 實驗步驟
      將制得的固化劑與環(huán)氧樹脂E51按照一定的比例在室溫下混合均勻，然后涂布在玻璃片上，放在真空干燥箱中固化一定時問，得到固化涂膜。
      1．3 性能表征
      1．3．1 紅外光譜(FT-IR)表征
      利用傅里葉變換紅外光譜儀對環(huán)氧樹脂E51、固化劑、固化涂膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，掃描范圍4000~500cm -1。
      1．3．2 差示掃描量熱(DSC)分析
      用差示掃描量熱儀對固化涂膜進(jìn)行熱分析，控制升溫速率為20℃／min，氣氛為高純氮和高純氦的混合氣體，流量為1 5mL／min。
      1．3．3 熱重分析(TGA)
      通過TGA法測量固化劑的質(zhì)量隨溫度(或時間)的變化關(guān)系，確定產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性能。控制升溫速率20K／min，氣氛為氮氣，氮氣流量為200mI ／min。
      1．3．4 固化膜鉛筆硬度擦傷測試和抗沖擊性能測試
       對固化涂膜按GB／T6739—1996測試涂膜鉛筆硬度擦傷、按GB／T1732—1993測試抗沖擊性能，確定涂膜的綜合性能。
      1．3．5 耐酸堿性能測試
       將涂膜附著在鋼棒上，干燥7天后，分別放置在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸溶液和氫氧化鈉溶液中，并且在溶液與空氣中不斷交替存放，使氧氣能夠滲透涂膜，由此觀察涂膜的完好情況。
       2· 結(jié)果與討論
       2．1 FT-IR分析
       圖1為環(huán)氧樹脂E51(a)、環(huán)氧樹脂固化劑(b)和兩者反應(yīng)固化后的產(chǎn)物(c)的紅外光譜圖。環(huán)氧樹脂E51是由雙酚A與環(huán)氧氯丙烷制備而成的，平均環(huán)氧值為0．51。如圖1所示，曲線(a)中2950cm-1處的峰為ES1中C—H的伸縮振動吸收峰，1211．37cm-1處的峰為E51中C—O 的振動吸收峰，803．45cm-1處的峰為環(huán)氧基團(tuán)的特征吸收峰；曲線(b)中，3410．56cm-1處的吸收峰是固化劑中亞氨基(一NH)的特征吸收峰。
     
       將E51固化后，得到的產(chǎn)物的紅外光譜如圖1曲線(C)所示，可以看出亞氨基(一NH)的吸收峰明顯減弱，表明亞氨基參與了固化反應(yīng)，同時在803．45cm -1處環(huán)氧基團(tuán)的吸收峰明顯減弱，表明E51中環(huán)氧基參與了固化反應(yīng)。
       2．2 DSC分析
      將環(huán)氧樹脂E51(a)、環(huán)氧樹脂固化劑(b)與固化產(chǎn)物(c)的DSC譜圖進(jìn)行對比，如圖2所示。
    
       從圖2可以看出，合成的固化劑熔點約為138℃，固化后環(huán)氧樹脂熔點達(dá)到157℃，這是由于固化后在環(huán)氧樹脂內(nèi)形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，限制了分子鏈的運(yùn)動，從而使固化膜熔點升高。
        2．3 熱重分析
       圖3為環(huán)氧樹脂E51(a)和固化產(chǎn)物(b)的TG對比譜圖。從圖3(a)中可以看出，在150℃時環(huán)氧樹脂開始熱分解，在400℃達(dá)到最大失重速率，在470℃失重完成，失重率達(dá)到100％ ，樹脂全部分解。從圖3(b)中可以看出，固化產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性能較好，在室溫到300℃的中高溫范圍內(nèi)都不會有受熱分解現(xiàn)象，在溫度超過300℃后，迅速分解，在150℃的范圍內(nèi)完成分解。
     
       2．4 涂膜的刮擦強(qiáng)度和抗沖擊性能測試
       在固化溫度分別為100℃、120℃、140℃時，按照固化劑與E51的不同配比，對固化涂膜的表面強(qiáng)度進(jìn)行測試。
    
       從表I中數(shù)據(jù)可以看出，隨著固化劑用量的增加和固化溫度的升高，固化涂膜的表面強(qiáng)度明顯增加。這是因為隨著固化溫度的升高，增大了反應(yīng)官能團(tuán)的活性和反應(yīng)官能團(tuán)的運(yùn)動速率，這樣就提高了官能團(tuán)之間反應(yīng)的幾率，但過高的溫度會導(dǎo)致固化物的顏色加深。而增加固化劑的用量，增大了環(huán)氧樹脂中交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密度，交聯(lián)度增加，因此，固化涂膜的硬度也會相應(yīng)增加。
    表2為固化涂膜的抗沖擊強(qiáng)度測試，同樣，隨著環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)密度的增加，交聯(lián)度增加，因此涂膜的抗沖擊強(qiáng)度增加。
   
       2．5 固化涂膜的耐酸堿性能測試
       按照性能測試要求，分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 的硫酸溶液和氫氧化鈉溶液，將固化時間分別為20min、40min、60min、80min的涂膜放置其中，每過12h取出1次，晾干，繼續(xù)放人酸、堿溶液中，持續(xù)48h，觀察涂膜情況，如表3所示。
   
      從表3中可以看出，隨著固化劑用量的增加，固化涂膜的耐酸堿性增強(qiáng)，這是因為大量的固化劑提高了固化產(chǎn)物的交聯(lián)度，產(chǎn)物更致密，自由體積較小，對酸堿的抵抗能力增強(qiáng)。而固化時間延長，使固化更完全，固化交聯(lián)度提高，但在固化60min時，固化涂膜的性能已經(jīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，因此固化時間為60min即可。
       3·結(jié)論
       利用廢棄聚酯制備的環(huán)氧樹脂固化劑與E51中的環(huán)氧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，得到的固化產(chǎn)物熔點約157℃ ，且固化產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性較好，溫度為300℃ 以上時才有緩慢分解。對固化涂膜進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明，固化產(chǎn)物的鉛筆硬度擦傷測試可以達(dá)到2H，抗沖擊強(qiáng)度測試可以達(dá)到40cm，且固化產(chǎn)物可以在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液中保持穩(wěn)定。