采用間苯二酚、雙酚F與環(huán)氧氯丙烷共聚合成的環(huán)氧樹脂，是一種高性能高分子材料。最近國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天與材料工程學(xué)院對此進(jìn)行了研究，通過不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、雙酚F/間苯二酚比例等條件對共聚環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)材料性能影響的實(shí)驗(yàn)，確定了合成條件。所制備的雙酚F/間苯二酚共聚型環(huán)氧樹脂粘度，比單純雙酚F環(huán)氧樹脂低，其熱固化結(jié)構(gòu)材料的韌性、耐熱性和拉伸強(qiáng)度較純雙酚F和間苯二酚型環(huán)氧樹脂有明顯提高。該研究采用間苯二酚、雙酚F與環(huán)氧氯丙烷，共聚合成一種雙酚F/間苯二酚共聚環(huán)氧樹脂(簡稱共聚樹脂)，具有重要意義。
雙酚F型液態(tài)環(huán)氧樹脂具有較低的粘度，使用工藝性好、固化物耐腐蝕性優(yōu)越等特點(diǎn)，且其固化物的力學(xué)性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂相當(dāng)，但是耐熱性較雙酚A型環(huán)氧樹脂稍低；間苯二酚型環(huán)氧樹脂是一種低粘度環(huán)氧樹脂，其特點(diǎn)是活性大、耐熱性好，可以用作耐高溫澆注料、纖維復(fù)合材料、無溶劑膠黏劑等，還可以作為環(huán)氧樹脂的活性稀釋劑。用間苯二酚型環(huán)氧樹脂作稀釋劑，來改善環(huán)氧樹脂的性能已早為采用，但用這種方法改進(jìn)環(huán)氧樹脂耐熱性能犧牲了力學(xué)性能，而采用共聚的方法進(jìn)行改性卻無人涉及。該研究實(shí)驗(yàn)使用的原料為——雙酚F，四川9-01#；間苯二酚，湘中精細(xì)化工廠；環(huán)氧氯丙烷(ECH)，天津博迪化工有限公司；間苯二酚型環(huán)氧樹脂，J-80，無錫樹脂廠；氫氧化鈉，分析純。
合成產(chǎn)品后先后分析測試了粘度、環(huán)氧值、玻璃化溫度、力學(xué)性能。從其結(jié)果分析醚化時(shí)間對反應(yīng)體系醚化程度的影響，認(rèn)為在環(huán)氧樹脂的合成過程中醚化反應(yīng)是一個(gè)重要的中間過程，醚化反應(yīng)所生成的氯醇醚的程度將直接影響到下一步的閉環(huán)反應(yīng)；如果醚化不完全將直接影響產(chǎn)物的性能，因此在醚化反應(yīng)階段確定醚化程度是十分重要的。而反應(yīng)體系中環(huán)氧值的變化可以用來衡量醚化反應(yīng)所需要的時(shí)間。在研究中選用季銨鹽為催化劑，以間苯二酚與雙酚F按質(zhì)量比20：80投料，ECH用量為間苯二酚與雙酚F用量的10倍(mol)。反應(yīng)溫度對反應(yīng)體系醚化程度的影響研究表明：改變醚化反應(yīng)溫度、保持其它反應(yīng)條件，考察醚化反應(yīng)溫度與反應(yīng)體系環(huán)氧值的關(guān)系，可確認(rèn)醚化反應(yīng)溫度對醚化反應(yīng)有不同程度的影響。
在100℃時(shí)反應(yīng)3h后，環(huán)氧值變化趨向平穩(wěn)，說明醚化反應(yīng)基本完全；在80℃時(shí)反應(yīng)5h后，環(huán)氧值變化趨向平穩(wěn)，醚化反應(yīng)基本完全；在60℃時(shí)反應(yīng)11h，環(huán)氧值變化還有變小的趨向，反應(yīng)12h環(huán)氧值變化才趨向平穩(wěn)。可見在不同的溫度下，在季銨鹽的催化作用下，醚化反應(yīng)的速度不同，溫度越高催化速度越快。但醚化溫度太高、副反應(yīng)增加、共聚樹脂的環(huán)氧值下降。開環(huán)醚化反應(yīng)在80℃為宜，醚化5h即可。加堿速度對共聚樹脂粘度也有影響。研究中采用多次加入固體NaOH完成閉環(huán)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)加堿速度的快慢對共聚樹脂的性能也有較大的影響，保持反應(yīng)條件反應(yīng)時(shí)間為5h，隨著加堿速度的加快，樹脂的粘度先降低后升高。這是因?yàn)殡S著加堿速度的增加，閉環(huán)反應(yīng)中堿的濃度增大，有利于閉環(huán)反應(yīng)的順利進(jìn)行、脫氯化氫完全。但是當(dāng)堿的濃度過大時(shí)，二縮水甘油醚在堿性條件下與剩余的少量未醚化的雙酚F或間苯二酚繼續(xù)聚合使鏈增長，從而導(dǎo)致分子量的增加、使樹脂的粘度增大。
而物料配比對共聚樹脂性能的影響研究，可以看出隨著間苯二酚量的增加、樹脂的粘度降低，環(huán)氧值升高；其固化物的拉伸強(qiáng)度以及玻璃化溫度均是先升后降；但其固化物的彎曲強(qiáng)度隨著間苯二酚量的增加而下降；在問苯二酚/雙酚F為20：80時(shí)共聚樹脂具有較好的加工性能，耐熱性能和一定的力學(xué)性能，綜合性能較佳。
說明在此時(shí)復(fù)合效應(yīng)較好。環(huán)氧樹脂基體材料在澆注前是粘性液體，沒有什么實(shí)用價(jià)值，只有與固化劑進(jìn)行固化生成三維交鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)最終用途，因而研究其固化性能很重要。研究表明采用問苯二酚共聚改性雙酚F環(huán)氧樹脂不但可以改善樹脂的加工性能，大大提高其耐熱性，而且改善了樹脂的力學(xué)性能。其性能與單純的雙酚F環(huán)氧樹脂相比，其中粘度下降了42%、玻璃化溫度提高了20℃、拉伸強(qiáng)度提高了27%、彎曲強(qiáng)度則略微下降(18%)；與間苯二酚型環(huán)氧樹脂相比，其力學(xué)性能更是顯著提高。共聚改性明顯優(yōu)于共混改性，這一點(diǎn)尤其表現(xiàn)在兩者的力學(xué)性能上，兩者固化物的斷裂面的電鏡照片顯示：共混改性為明顯的脆性斷裂，共聚改性為韌性斷裂。這進(jìn)一步表明共聚改性明顯優(yōu)于共混改性。
