一、環(huán)氧樹脂的概論:
1.環(huán)氧樹脂是指高分子鏈結構中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的高分子化合物的總稱,屬于熱固性樹脂,代表性樹脂是雙酚A型環(huán)氧氯丙烷樹脂:
2.環(huán)氧基的表示方法
(1)環(huán)氧值(K):100g環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧當量數(shù)
K=N環(huán)氧基個數(shù)/Mn×100
(2)環(huán)氧基含量:100g環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧基重量克數(shù)
K×43%(百分含量)
(3)環(huán)氧當量:相當于1個環(huán)氧基的樹脂的量
100/K
二.環(huán)氧樹脂的特點(通常指雙酚A型環(huán)氧樹脂)
1.高粘合性(膠接強度高):在合成膠粘劑中環(huán)氧樹脂膠的膠接強度居前列,這是因為:(1)羥基和醚鍵等強極性基團使環(huán)氧分子和相鄰界面間產(chǎn)生較強的粘附力;(2)環(huán)氧基與含活潑氫的金屬表面反應生成強化學鍵。
2.固化收縮率小,在膠粘劑中環(huán)氧樹脂膠的收縮率最小,這也是環(huán)氧樹脂膠固化膠接高的原因之一。例如:
酚醛樹脂膠:8—10% ; 有機硅樹脂膠:6—8%
聚酯樹脂膠:4—8% ; 環(huán)氧樹脂膠:1—3%
若環(huán)氧樹脂加填料后收縮率降為0.1—0.3%,熱膨脹系數(shù)為6.0×10-5/℃
3.耐化學介質穩(wěn)定性好:在固化體系中的醚基、苯環(huán)和脂肪羥基不易受酸堿侵蝕。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用兩年;而在50%H2SO4和10%HNO3常溫浸泡半年;10%NaOH(100℃)浸泡一個月,性能保持不變。
4.電絕緣性優(yōu)良:環(huán)氧樹脂的擊穿電壓大于35kv/mm
5.工藝性能良好、制品尺寸穩(wěn)定、耐性良好和吸水率低。雙酚A型環(huán)氧樹脂的優(yōu)點固然好,但也有其缺點:
①.操作粘度大,這在施工方面顯的有些不方便
②.固化物性脆,伸長率小。由于含有苯環(huán),降低了彈性。
③.剝離強度低。
④.耐機械沖擊和熱沖擊差。
三.環(huán)氧樹脂的應用與發(fā)展
1.環(huán)氧樹脂的發(fā)展史:
環(huán)氧樹脂是1938年由P.Castam申請瑞士專利,由汽巴公司在1946年研制出最早的環(huán)氧粘接劑,1949年美國的S.O.Creentee研制了環(huán)氧涂料。
我國于1958年開始環(huán)氧樹脂的工業(yè)化生產(chǎn),并對環(huán)氧樹脂的應用技術進行探索。1985年環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量為2萬噸,1998年達到7.5萬噸。隨著需求量的擴大,發(fā)展也很迅速。全國生產(chǎn)環(huán)氧樹脂的廠家有60多家,主要有:無錫樹脂廠、上海樹脂廠、天津津東化工廠、上海新華樹脂廠、晨光化工二廠、濟南樹脂廠、南通化工二廠、嘉興化工廠等廠家。
2.環(huán)氧樹脂的應用:
① 涂料工業(yè):環(huán)氧樹脂在涂料工業(yè)中需用量最大,目前較廣泛使用的水基涂料、粉末涂料和高固分涂料。水基涂料用于汽車車身的陽離子電泳涂料和飲料罐內(nèi)涂;環(huán)氧型粉末涂料是應用最早的粉末涂料,目前主要課題是改善烘焙時的保色性并降低烘焙溫度;高固分涂料要求低粘度環(huán)氧樹脂,例如F型環(huán)氧樹脂和海固樹脂。
② 電子電氣工業(yè):低分子環(huán)氧樹脂用于電氣絕緣材料,例如機電產(chǎn)品的浸絕緣處理,澆注為電機定子或萬伏電纜頭,電視機的變壓器中使用的阻燃環(huán)氧樹脂。
③ 建筑工業(yè):在冬季施工或水中操作時,采用低溫固化或水下固化可得到粘接力強、耐酸堿和耐久性的效果。
④ 膠粘劑、密封劑和復合材料領域:環(huán)氧樹脂在膠粘劑、密封劑中應用最高。在復合材料領域,用石墨纖維或碳纖維、玻璃纖維進行增強,獲得性能優(yōu)異的輕型高強材料。
四. 環(huán)氧樹脂的分類
1、縮水甘油基型環(huán)氧樹脂:包括縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯環(huán)氧樹脂和氨基環(huán)氧樹脂三部分,而縮水甘油醚環(huán)氧樹脂由雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂和環(huán)氧化酚醛樹脂。
2、環(huán)氧化烯烴:脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和混合型環(huán)氧化烯烴