1. 如何鉴别酯基
你说的应该是基酯吧
MFE乙烯基酯树脂的性能及其在防腐蚀领域的应用研究 华东理工大学 周润培 侯锐钢 王晓东 雷 浩 刘坐镇 一. 前言 乙烯基酯指的是分子二端含有乙烯基团,中间骨架为环氧树脂的那一类不饱和聚酯。它们是由不饱和有机一元羧酸(最常用的为丙烯酸和甲基丙烯酸)和环氧树脂进行开环酯化反应而得,故也可称为不饱和酸环氧酯 (1)。乙烯基酯是个外来词,其含义并不确切,比较确切的名称应该是环氧乙烯基酯。前苏联文献将这类化合物称为环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯等。我国早期的文献曾将这类化合物称为甲基丙烯酸环氧酯、丙烯酸环氧酯等,或统称为不饱和酸环氧酯。 乙烯基酯树脂的开发研究起始于上世纪六十年代。1964年美国Shell化学公司首先开发了一种商品名为Epicryl的双酚A型环氧乙烯基酯树脂,以后美国Dow化学公司相继开发了多种牌号为Derakane的同类产品。日本随后也开发了一系列商品名为Ripoxy的乙烯基酯树脂(2)。我国对这类树脂的开发研究起始于上世纪七十年代初期,华东理工大学(原名华东化工学院)、四川晨光化工研究院、上海树脂厂和天津合成材料研究所等单位最早报道了这方面的工作并进行了应用研究。乙烯基酯树脂的应用领域是多方面的,其中最广泛也是最重要的是在防腐蚀领域。华东理工大学是国内耐腐蚀乙烯基酯树脂最早的研究单位之一,也是在防腐蚀工程中应用 乙烯基酯树脂最早的单位。早在1975年,由上海化工学院(即现在华东理工大学)研制的甲基丙烯酸环氧酯树脂(ME型乙烯基酯树脂)就已成功地应用于当时新建的上海石化总厂维尼纶厂的醛化浴(内含30%H2SO4和甲醛)防腐蚀工程(3)。 1980年和1981年第一个商品名为MFE-2的乙烯基酯树脂相继在我校协作厂和自办企业正式投产。二十多年来的开发和应用研究使华东理工大学华昌聚合物有限公司已成为国内主要的环氧乙烯基酯树脂科研生产基地,拥有系列化的MFE乙烯基酯树脂品牌,积累了丰富的工程应用和施工经验。环氧乙烯基酯树脂从面世以来已有近四十年的历史,期间出现了无数品牌商品、专利和文献。据笔者所知,目前国内外研究和生产的乙烯基酯树脂大致可分为以下几类: 由甲基丙烯酸(M)和双酚A环氧树脂(E)为主要原料的ME型乙烯基酯;由丙烯酸(A)和双酚A环氧树脂为主要原料的AE型乙烯基酯;由甲基丙烯酸和酚醛多环氧树脂(F)为主要原料的MF型;丙烯酸和酚醛多环氧树脂为主要原料的AF型;由甲基丙烯酸、富马酸(F)和双酚A环氧树脂为主要原料的MFE型以及由甲基丙烯酸和含溴双酚A环氧树脂为主要原料的MEX型等(表1)。此外尚有许多异氰酸酯、橡胶等改性剂改性的乙烯基酯树脂。即使是同样原料组成的乙烯基酯树脂,由于原料配比不同、生产工艺不同和固化条件不同等因素,其固化产品(浇铸体)也会具有不同的物理和化学性能。 表1 耐腐蚀环氧乙烯基酯树脂的分类(按化学组成) 乙烯基酯类型 主要原料 特点 不饱和酸 环氧树脂 ME 甲基丙烯酸(M) E型环氧 通用型 AE 丙烯酸(A) E型环氧 韧性 MF 甲基丙烯酸(M) F型环氧 耐高温 MFE 甲基丙烯酸(M)、富马酸(F) E型环氧 通用型 AF 丙烯酸(A) F型环氧 韧性、耐高温 AFE 丙烯酸(A)、 富马酸(F) E型环氧 韧性 MEX 甲基丙烯酸(M) EX型环氧 阻燃 从乙烯基酯的发展史来看,ME型乙烯基酯是较早开发成功的商品树脂,一些厂商把这类树脂称之为标准型乙烯基酯树脂,但却不见其典型配方。事实上ME型乙烯基酯树脂也是多品种的,笔者早期也集中在这一类型乙烯基酯树脂的合成和性能研究(4),究竟怎样配方的ME型树脂是标准?目前尚无公认的典型配方。在不饱和聚酯树脂大家庭里公认的标准树脂是聚邻苯二甲酸/反丁烯二酸丙二醇酯,其典型配方为邻苯二甲酸酐: 顺丁烯二酸酐:丙二醇=1:1:2.15(摩尔比)。标准树脂并不等于最好的树脂,当年最好的树脂并不等于永远是最好的,这已为不饱和聚酯树脂的发展史所证实。 总之,科学在发展,技术在进步,今后会有更多新的品种加入到乙烯基酯树脂的行列中,老的品种也会不断改进提升品质。 二. 分子结构及性能 1. 环氧乙烯基酯的分子结构 (1) ME和AE型环氧乙烯基酯分子的化学结构如下: (2) MFE和AFE型环氧乙烯基酯分子的化学结构如下: 由此可见,ME型和MFE型乙烯基酯的分子结构非常相近,只是由于扩链剂富马酸的存在使MFE型乙烯基酯的分子量比ME型的扩大了几乎1倍。华昌公司生产的MFE型乙烯基酯树脂的红外光谱与Dow化学公司生产的Derakane- 411树脂的红外光谱相雷同也证明了这一点(见图1)。一些作者指责MFE乙烯基酯不是真正意义上的乙烯基酯,我们不明白真正的乙烯基酯该是怎样的分子结构?红外光谱不能鉴别是否是乙烯基酯,难道真的只有用一些人发明的“凝胶前是否发生自发性冒泡”来分辨真假乙烯基酯吗? 2. 分子结构与耐化学腐蚀性 高分子物理学告诉我们:高分子化合物无论是线型的还是网状的,其分子结构都是多层次的,一次结构为分子的化学结构;二次结构为分子的形态结构;三次(或称高次)结构为分子的聚集态结构。本文不准备对此作详细的阐说,只想指出分子的化学组成既不能代替分子的化学结构,更不等同于分子结构,因此单凭化学组成不能决定高分子化合物的性能。举例来说,同样化学组成的聚丙烯,无规聚丙烯的力学性能很差,不能作为材料使用,只有用定向聚合法得到的聚丙烯才是有用的工程材料。 环氧乙烯基酯由于化学结构的特点:酯基密度小且都处于可交联双键的邻近,因此与疏水的苯乙烯发生共聚交联反应生成网状结构后具有高度的水解稳定性。影响环氧乙烯基酯树脂水解稳定性的因素有:酯基密度、酯基相邻基团的空间保护作用和交联剂苯乙烯的含量(5)。 (1) 酯基密度 环氧乙烯基酯和不饱和聚酯一样,可水解的基团为其分子结构中含有的酯基(—C=O—O—),因此酯基相对含量(以酯基密度mol/100g表示)的多少将直接影响它们的水解稳定性。 最简单的环氧乙烯基酯为甲基丙烯酸与双酚A环氧树脂按摩尔比2:1反应而得,其分子化学结构的示意式为: M—E—M 式中:M代表甲基丙烯酸 E代表E型环氧树脂 如果E取平均分子量为392的E-51,则上述分子结构的环氧乙烯基酯的平均分子量为564。由于分子中平均含有二个酯基,故其平均酯基当量为282,即平均每282g环氧乙烯基酯中含有1摩尔酯基,或换算成平均酯基密度为0.355mol/100g。 目前我国市场上最常见的环氧乙烯基酯为反丁烯二酸改性的甲基丙烯酸环氧酯,其分子结构示意式为: M—E—F—E—M 式中F代表反丁烯二酸,M和E的含义同上。 如果参与反应的环氧树脂也为E-51,则该MFE型环氧乙烯基酯的平均分子量为1072,由于该分子结构中含有四个酯基,故该环氧乙烯基酯的平均酯基当量为268,换算成平均酯基密度为0.373mol/100g,比上述最简单的ME型环氧乙烯基酯的酯基密度高出5%。 以此类推可以计算出由D-33与反丁烯二酸按摩尔比1:1合成的双酚A型不饱和聚酯的平均酯基密度为0.472mol/100g,由丙二醇、顺酐、苯酐按摩尔比2:1:1合成的邻苯型191树脂的平均酯基密度为1.105mol/100g。 由上述计算结果可见,MFE型环氧乙烯基酯树脂的酯基密度约为邻苯型191聚酯的1/3,但实验事实表明(6),MFE型环氧乙烯基酯树脂的水解稳定性优于邻苯型191树脂的远远超过3倍,这就告诉我们分子结构中的酯基密度不是影响水解稳定性的唯一因素,也不是主要因素。 (2) 酯基相邻基团的空间保护作用 有机化学告诉我们:酯基在酸或碱催化下可发生下列水解反应: ① 酸式水解: ② 碱式水解: 酯基的相邻基团R和R’都对酯基的水解速度产生影响,其中尤以R的影响更为明显。 据报道(7),乙酸乙酯在20℃水中的碱式水解速率常数k0=4.8l/mol?min,而与其同系的相差一个次甲基的丙酸乙酯在20℃水中的碱式水解速率常数k1=2.3l/mol?min,后者的水解速率常数约为前者的1/2。以此结果延伸到甲基丙烯酸环氧酯(ME型)与丙烯酸环氧酯(AE型)的水解稳定性对比上,无疑前者的水解稳定性要优于后者,但必须指出的是,无论ME型抑或AE型环氧乙烯基酯,它们在固化前的水解稳定性都是很差的,玻璃钢行业的同仁都有这样一个共识,只有当树脂(环氧乙烯基酯树脂也不例外)充分交联固化后,它们的优秀性能(包括物理性能、耐化学品性能)才显现出来。 因此笔者认为:环氧乙烯基酯分子结构中酯基相邻的可交联双键,在苯乙烯参与下固化形成三维交联网络,它对酯基形成的空间保护作用才是环氧乙烯基酯树脂获得高的水解稳定性的最主要原因(6)。如图2所示:固化后受空间网络大分子保护的基团。 (3) 交联剂苯乙烯的含量 与不饱和聚酯一样,环氧乙烯基酯最常用交联剂和稀释剂仍是苯乙烯,它的含量通常占环氧乙烯基酯树脂总量的40%左右。由于苯乙烯及其聚合物对水解作用的惰性,因此它的存在和含量最直接的作用是降低了环氧乙烯基酯树脂中的酯基密度。此外,当它以聚苯乙烯链段的形式参与环氧乙烯基酯树脂固化交联成三维网络后,对树脂浇铸体的耐热性、力学性能和耐水解稳定性都起到重要作用。 总之,环氧乙烯基酯树脂固化网络的水解稳定性不能单纯以组成网络的环氧乙烯基酯的化学组成来判断,必须同时考虑到由苯乙烯链段参与的固化网络的分子结构对耐水性的影响。 再来回顾一下历史,由最初开发成功的商品树脂,即以甲基丙烯酸与E型环氧树脂按摩尔比2:1合成的ME型环氧乙烯基酯树脂,至今已有三十余年。三十多年来商品树脂品种不断增加,各种改性树脂相继出现。反丁烯二酸改性的MFE型环氧乙烯基酯树脂和以丙烯酸代替甲基丙烯酸合成的AE型环氧乙烯基酯树脂3200#早在上世纪八十年代初期我国已开始商品化生产(8)。AE型环氧乙烯基酯树脂虽然在化学结构上缺少α-甲基对相邻酯基的空间保护作用,但只要苯乙烯用量得当,形成的网络结构合理,同样可以具有,甚至超过某些ME型环氧乙烯基酯树脂所具有的高度的水解稳定性,这一点已为多年来应用实践所证实。 华昌聚合物有限公司近期推出的高韧性、低收缩型MFE-5乙烯基酯树脂属AE型乙烯基酯树脂,但它却具有极佳的水解稳定性。试验结果表明,MFE-5乙烯基酯树脂浇铸体在80~100℃下浸泡于10%NaOH中历时2个月,其外观不变、透明度不变,仅轻微失重(9)。说明该树脂具有优良的耐碱性。 3. 分子结构与物理力学性能 乙烯基酯经固化交联后形成三维网状结构,影响网状结构韧性的因素为交联密度和交联点间分子链段的柔韧性。 交联密度与树脂分子的双键密度由直接关系,以ME型乙烯基酯树脂分子的双键密度为例,如果仍以参与分子组成的环氧树脂为E-51计算,由于每一分子中含有二个双键,即平均每564gME乙烯基酯含有2摩尔双键,故其分子的平均双键密度为0.355mol/100g。MFE型乙烯基酯树脂的每一分子含有三个双键,即平均每1072gMFE乙烯基酯含有3摩尔双键,可计算出其分子的平均双键密度为0.280mol/100g,比ME型乙烯基酯分子的平均双键密度降低了27%。由此可见MFE型乙烯基酯分子固化后形成三维网状结构并非如某些人所说的存在高交联密度,相反比ME型乙烯基酯交联密度低。 影响乙烯基酯树脂固化网络韧性的另一个重要因素为网络交联点间分子链段的柔韧性。众所周知丙烯酸及其酯在化工行业中被称为软单体,而甲基丙烯酸及其酯则被称为硬单体。这是由于丙烯酸酯聚合后主链可自由旋转,而甲基丙烯酸酯聚合后由于α-甲基的空间位阻,使分子主链的内旋转受到阻滞。 由此可见,AE型乙烯基酯树脂的浇铸体一般地较ME型乙烯基酯树脂具有更好的韧性,但也非绝对如此。与上节讨论水解稳定性时一样,毕竟乙烯基酯树脂的固化网络只是乙烯基酯分子的化学结构,不能完全决定乙烯基酯树脂浇铸体的物性。
2. 用什么方法鉴别聚酯
聚酯原料的纯度直接影响使用效果,一般常见的问题是表面有其它材料的涂层,直观上难以鉴别,简单的方法使用燃烧法鉴别。 将待鉴别原料点燃,1 观察熄灭后是否有残余火星,如果有残余火星则说明料质不纯;反之为纯料;2 观察滴落物,纯聚酯的燃烧滴落物较硬;不纯料的燃烧滴落物有碳化现象,用手指碾压易碎。 聚酯黏度的判断法 聚酯原料的黏度不同,应用领域也不同。高粘料一般用于化纤工业原料,低粘料只能用于制造油漆;两者价格相差较大,前者目前市场价4000-6000元/吨,后者只有1000-2000元/吨。简易方法有燃烧发与加热法: 燃烧法:将原料点燃,待熄灭后用小木棍沾取融化物拉丝并迅速拉短,观察断口处,高粘料会观察到的卷曲细丝状,低粘料断口处相对较直,稍有卷曲。 加热法:将原料逐步加热至250度,如果物料在低于200度熔化,则说明料的黏度较低,熔化温度在200-250度范围内,说明黏度较好,适合作为化纤生产原料。 本文来源于燕赵环保网 http://www.yzhbw.net , 原文地址: http://www.yzhbw.net/news/shownews-7_11645.dot
3. 鉴别酯基和羧基的物理方法
鉴别酯基和羧基的物理方法核磁共振
4. 怎么用化学方法鉴别糖和酯
怎么用化学方法鉴别糖和酯
加溴水,葡萄糖能使溴水褪色,果糖不可以。或者加塞利凡诺夫试剂,果糖中出现鲜红色,葡萄糖中没有。无论是果糖还是葡萄糖,都能与新制的氢氧化铜产生砖红色,与托伦试剂发生银镜反应,因为它们都是还原性糖。
5. 如何鉴别酯类有机物的名称啊
酯化反应,说白了就是醇脱羟基 酸脱氢,然后结合,生成酯和水。
它的读法,与它的组成有关。什么酸结合的酯,就叫什么酸;什么醇结合的,就叫什么酯.如乙酸和乙醇结合就叫乙酸乙酯,甲酸和乙醇结合就叫甲酸乙酯,乙酸和甲醇结合就叫乙酸甲酯.有不明白的你再问我!
6. 鉴别油脂的方法
油脂在氢氧化钠溶液存在下水解生成高级脂肪酸和甘油,高级脂肪酸和氢氧化钠发生中和反应,生成硬脂酸钠、软脂酸钠、油酸钠等脂肪酸的钠盐(属于强碱弱酸盐)和水,所以酚酞红色变浅。
7. 怎么鉴别乙醇乙酯和油脂有高一学生看得懂的方法吗
有分层的是油脂,没有的便是乙酸乙酯,
乙酸乙酯先NaOH溶液水解,再分别加稀盐酸,变为NaCl、乙醇与乙酸,互溶,不分层。
油脂先NaOH溶液水解,再分别加稀盐酸,变为NaCl、甘油与硬脂酸(不溶于水),分层。
8. 鉴别乙酸乙酯和乙醇的方法
用盐析,即加入饱和碳酸钠,不溶为酯,互溶为醇。
9. 鉴别羧基,烃基,酯基,醛基,的化学方法
羧基:与碱反应,有弱酸性,可与羟基发生酯化反应,与活泼金属发生置换反应
羟基:与羧基发生酯化反应,醇溶液加热发生消去反应,与活泼金属(如Na)置换
酚羟基:有弱酸性,易发生氧化还原反应,与三氯化铁发生紫色颜色反应
酯基:与水、强碱(NaOH)、强酸(H2SO4)发生水解反应
醛基:氧化还原反应,银镜反应