作為(wei)聚合(he)物的環氧樹脂(zhi)(epoxyresin)是(shi)由(you)環氧齊聚(ju)物(epoxyolgomer)與稱(cheng)之(zhi)為(wei)固化(hua)劑(hardener)的物質(zhi)反應(ying)形成(cheng)的三向網(wang)狀(zhuang)聚(ju)合(he)物。它(ta)通(tong)常(chang)呈液(ye)體狀態(tai)使(shi)用(yong),經常(chang)溫或(huo)加熱(re)進行固(gu)化(hua),達到最(zui)終(zhong)的使(shi)用(yong)目的。
作為(wei)壹(yi)種(zhong)液態(tai)聚合(he)物材(cai)料的環氧樹脂(zhi)在(zai)固化(hua)反應(ying)過程(cheng)中(zhong)收(shou)縮(suo)率(lv)小(xiao),固化(hua)產(chan)物的粘接性、耐(nai)熱性、耐(nai)化學(xue)品(pin)性以(yi)及電氣(qi)性能(neng)優(you)良(liang),缺點是耐(nai)候性和(he)韌性欠(qian)佳(某(mou)些(xie)特(te)殊品種(zhong)除(chu)外(wai))。但是這些(xie)缺(que)點可以通(tong)過(guo)環(huan)氧齊聚(ju)物和(he)固化劑的選擇,或(huo)者(zhe)采(cai)用(yong)合(he)適(shi)的改(gai)性方(fang)法(fa),在(zai)壹(yi)定(ding)程(cheng)度加以克(ke)服(fu)。
1、環(huan)氧樹脂(zhi)的定(ding)義:
a.環氧樹脂(zhi)是(shi)指分(fen)子中含有(you)兩個(ge)以上(shang)環氧基(ji)並(bing)在(zai)適(shi)當化學(xue)試(shi)劑存在(zai)下(xia)能形(xing)成(cheng)三(san)向(xiang)交(jiao)聯聚合(he)物的化合(he)物的總稱,環氧樹脂(zhi)的種(zhong)類(lei)很多(duo),其分(fen)子量(liang)屬於(yu)齊聚(ju)物範圍,為(wei)區別於(yu)固化(hua)後的環氧樹脂(zhi),有(you)時(shi)也(ye)把它(ta)稱(cheng)為(wei)環氧齊聚(ju)物.
b.常(chang)用的環氧樹脂(zhi)是(shi)由(you)雙(shuang)酚A(BPA)和(he)環氧氯丙(bing)烷(ECH)反應(ying)制(zhi)造的雙(shuang)酚A二(er)縮(suo)水(shui)甘(gan)油(you)醚(mi)(DGEBA),它不(bu)是單(dan)壹(yi)純粹的化合(he)物,而是聚(ju)合(he)度n不同(tong)的多(duo)分子(zi)混(hun)合(he)物,分(fen)子量(liang)約700以下(xia)的DGEBA呈液態(tai),超過700是(shi)固態(tai)物;
c.DGEBA組(zu)成(cheng)中(zhong)各單(dan)元(yuan)的機能:兩(liang)末端的環氧基(ji)賦予反應(ying)性,雙(shuang)酚A骨架(jia)提供強(qiang)韌性和(he)耐(nai)熱性,亞甲(jia)基(ji)鏈(lian)賦予柔(rou)軟(ruan)性,醚(mi)鍵賦予耐(nai)藥品(pin)性,羥(qiang)基(ji)賦予反應(ying)性和(he)粘接性;2、液(ye)態(tai)聚合(he)物材(cai)料的環氧樹脂(zhi):環(huan)氧樹脂(zhi)屬(shu)於(yu)液態(tai)聚合(he)物的範疇,此(ci)範疇的聚合(he)物材(cai)料除(chu)環(huan)氧樹脂(zhi)外(wai),還有(you)許多(duo)品種(zhong)。所謂液(ye)態(tai)聚合(he)物材(cai)料是(shi)指(zhi)呈液態(tai)使(shi)用(yong),固(gu)化(hua)後滿足最(zui)終(zhong)應用(yong)要求(qiu)的粘接劑材料(liao)或(huo)塗(tu)層材(cai)料的總稱,有(you)時(shi)也(ye)稱為(wei)薄(bo)膜成(cheng)形(xing)材(cai)料(liao)(filmformer)或(huo)膠粘劑(binder)。
液態(tai)聚合(he)物材(cai)料分(fen)為(wei)高反應(ying)性齊聚(ju)物、聚(ju)合(he)物溶液和(he)聚合(he)物分(fen)散(san)液(ye)(高(gao)分(fen)子乳液(ye))。反應(ying)性齊聚(ju)物體系(xi)的固化是靠(kao)齊聚(ju)物間(jian)的化學(xue)反應(ying)來形成(cheng)三(san)向(xiang)交(jiao)聯結(jie)構,而聚合(he)物溶液和(he)高分子(zi)乳液(ye)是(shi)靠溶劑揮發(fa)來完成(cheng)固(gu)化(hua)的。
3、環氧樹脂(zhi)配(pei)合(he)材(cai)料的組成(cheng):環(huan)氧樹脂(zhi)固(gu)化前的配合(he)物有(you)環氧齊聚(ju)體和(he)固化劑這兩(liang)個(ge)基(ji)本(ben)材料構成(cheng),按(an)照(zhao)應(ying)用目的的不同(tong),可以加(jia)入各種(zhong)各樣(yang)的添加劑,例如(ru)增(zeng)塑劑、抗(kang)沖擊(ji)改(gai)性劑、充填(tian)劑、稀釋(shi)劑、觸(chu)變(bian)劑、顏料(liao)、溶劑、消泡劑、流(liu)平(ping)劑、增粘(zhan)劑等等。
a.樹脂(zhi)成(cheng)分(fen):環(huan)氧樹脂(zhi)按(an)環氧基(ji)的結(jie)合(he)方(fang)式和(he)化學(xue)結(jie)構,可分為(wei)縮(suo)水(shui)甘(gan)油(you)醚(mi)、縮(suo)水(shui)甘(gan)油(you)酯(zhi)、縮(suo)水(shui)甘(gan)油(you)胺、線(xian)型(xing)脂肪(fang)族(zu)環(huan)氧化物、脂(zhi)環族(zu)環(huan)氧化物(環(huan)氧基(ji)間(jian)距縮(suo)短(duan),環(huan)氧基(ji)濃度提高,Tg就顯著(zhu)上(shang)升);
b.從(cong)固(gu)化(hua)機理可將(jiang)固化劑大致分為(wei)加成(cheng)聚(ju)合(he)型(xing)固化(hua)劑和(he)催化型(xing)固化(hua)劑,其中(zhong)加(jia)成(cheng)聚(ju)合(he)型(xing)的品種(zhong)占絕大多(duo)數,加成(cheng)聚(ju)合(he)型(xing)固化(hua)劑是帶有(you)活潑氫(qing)的化合(he)物,從(cong)化學(xue)性質(zhi)上(shang)可分為(wei)堿性和(he)酸性固(gu)化(hua)劑,堿性固(gu)化(hua)劑可列舉出伯胺、仲(zhong)胺和(he)聚酰胺,酸性固(gu)化(hua)劑有(you)多(duo)元(yuan)羧(suo)酸(特(te)別是酸酐)和(he)酸類(lei)化合(he)物,催(cui)化型(xing)固化(hua)劑中,以(yi)叔(shu)胺和(he)路易(yi)斯酸的絡(luo)合(he)物實(shi)用(yong)價值(zhi)最(zui)高(gao)。(當環氧樹脂(zhi)相(xiang)同(tong)時(shi),固(gu)化劑的反應(ying)基(ji)團(tuan)的距離越(yue)短(duan),反應(ying)基(ji)濃度越(yue)高(gao),固(gu)化(hua)物的熱變(bian)形(xing)溫度HDT就越(yue)高(gao));
c.改(gai)性劑:常(chang)見的有(you)柔軟(ruan)性賦予劑(通(tong)常(chang)稱為(wei)增塑劑)、抗(kang)沖擊(ji)改(gai)性劑(亦稱(cheng)為(wei)增韌(ren)劑)和(he)填充材(cai)料。
d.流(liu)動性調(tiao)節劑:環氧樹脂(zhi)配(pei)合(he)物的流(liu)動性,對(dui)於(yu)塗(tu)料、襯(chen)裏(li)、澆鑄等用(yong)途都很重(zhong)要,為(wei)適(shi)應這些(xie)要求(qiu)必(bi)須降(jiang)低(di)粘(zhan)度,或(huo)者(zhe)提(ti)高(gao)粘度,或(huo)者(zhe)賦予觸(chu)變(bian)性,能(neng)達(da)到這(zhe)些(xie)要求(qiu)的配合(he)材(cai)料稱為(wei)流(liu)動性調(tiao)節劑。為(wei)降(jiang)低(di)粘(zhan)度可加入稀釋(shi)劑(活性和(he)非活性稀釋(shi)劑),觸(chu)變(bian)性可通(tong)過(guo)加(jia)入填(tian)料獲得(觸(chu)變(bian)性與粒(li)子(zi)的形狀有(you)關(guan),粒(li)子(zi)縱(zong)橫比(bi)aspectratio越(yue)大,尺寸越(yue)小(xiao),觸(chu)變(bian)效(xiao)果(guo)就(jiu)越(yue)高(gao));
4、固(gu)化(hua)物的形成(cheng):環(huan)氧樹脂(zhi)配(pei)合(he)物在(zai)常(chang)溫或(huo)高溫(wen)下(xia)發生(sheng)固化(hua)反應(ying)成(cheng)三(san)向(xiang)網(wang)狀(zhuang)結(jie)構聚合(he)物,這(zhe)種(zhong)網(wang)狀(zhuang)聚(ju)合(he)物具有(you)*的優(you)良(liang)粘接性,防(fang)腐(fu)蝕性、機械(xie)性能(neng)、電氣(qi)性能(neng)及耐(nai)藥品(pin)性能(neng),固(gu)化的環氧樹脂(zhi)的性能(neng)主要取(qu)決於(yu)交聯(lian)密度或(huo)交聯(lian)點間(jian)平(ping)均分(fen)子(zi)量(liang)以及分子(zi)鏈(lian)的化學(xue)結(jie)構,僅(jin)由(you)環氧樹脂(zhi)和(he)固化劑組成(cheng)的體系(xi),其(qi)性能(neng)由(you)環氧齊聚(ju)物和(he)固化劑的種(zhong)類(lei),它們之間(jian)的配比(bi)及固化(hua)條件(jian)來決定(ding)。a.固(gu)化反應(ying):環氧樹脂(zhi)的固化是通(tong)過(guo)固(gu)化(hua)劑的加成(cheng)聚(ju)合(he)反應(ying)和(he)催化環(huan)氧基(ji)的開(kai)環聚合(he)實(shi)現的,在(zai)固化(hua)過(guo)程(cheng)中開(kai)始(shi)出現交(jiao)聯結(jie)構的這壹(yi)點稱為(wei)凝膠點(凝膠時(shi)間(jian))。催化(hua)型(xing)固化(hua)反應(ying),固化(hua)劑不介(jie)入,環(huan)氧樹脂(zhi)直(zhi)接以(yi)醚(mi)鍵連(lian)接起來;
b.機械(xie)性能(neng)由(you)於(yu)固化(hua)反應(ying)而顯現:彈(dan)性模(mo)量(liang)和(he)Tg作為(wei)固化(hua)物重(zhong)要的性能(neng),可以看(kan)到它(ta)們(men)同(tong)交(jiao)聯密度發生同(tong)步(bu)變(bian)化(hua),要將(jiang)環氧樹脂(zhi)固(gu)有(you)的特(te)性*發(fa)揮出來,需(xu)要相(xiang)當(dang)長的固化時(shi)間(jian),然而在(zai)實(shi)際使(shi)用(yong)中(zhong),多(duo)數情(qing)況(kuang)是采(cai)用(yong)低(di)於(yu)理想條件(jian)下(xia)進行固(gu)化(hua),往往是環氧樹脂(zhi)本(ben)來具有(you)性能(neng)尚(shang)未(wei)*發(fa)揮出來就結(jie)束了固化反應(ying);
c.固化(hua)收(shou)縮(suo)和(he)內應力(li):從環(huan)氧樹脂(zhi)配(pei)合(he)物出發,變(bian)成(cheng)固(gu)化(hua)物再(zai)冷(leng)卻(que)至(zhi)室(shi)溫這(zhe)之間(jian)所產生(sheng)的收縮(suo)就(jiu)是(shi)我們觀察到的全(quan)收(shou)縮(suo)(固(gu)化(hua)收縮(suo)加(jia)冷(leng)卻(que)收(shou)縮(suo))。環(huan)氧樹脂(zhi)在(zai)固化(hua)-冷(leng)卻(que)過(guo)程(cheng)中不能自由(you)收縮(suo),於(yu)是應(ying)力(li)便內(nei)藏其(qi)中(zhong),這就(jiu)是(shi)內(nei)應(ying)力(li),有(you)內應(ying)力(li)存在(zai),環氧樹脂(zhi)自身(shen)早(zao)已承(cheng)受(shou)了應(ying)力(li),所以加(jia)載破(po)壞(huai)時(shi),破(po)壞(huai)負(fu)荷不(bu)是(shi)環(huan)氧樹脂(zhi)固(gu)有(you)的強(qiang)度(荷重(zhong)),而是固(gu)有(you)強(qiang)度(內應力(li)不存(cun)在(zai)的情(qing)況(kuang))扣除(chu)內(nei)應力(li)後的值;
d.熱性能(neng):玻(bo)璃化轉變(bian)溫(wen)度Tg是熱性能(neng)的重要標(biao)準;
5、環氧樹脂(zhi)的用途:環氧樹脂(zhi)具有(you)粘接(jie)、防腐(fu)蝕、成(cheng)型(xing)性和(he)熱穩定(ding)性(對(dui)PVC塑料(liao))的機能,在(zai)機械(xie)、熱、電氣(qi)和(he)耐(nai)藥性方(fang)面(mian)的性能(neng)非常(chang)*,利用(yong)這(zhe)些(xie)機能和(he)性能(neng),可以作(zuo)為(wei)塗(tu)料、膠粘劑、成(cheng)型(xing)材料(liao),在(zai)電氣(qi)、電子、光(guang)學(xue)機械(xie)、汽車(che)、飛機、船舶、鐵(tie)道(dao)車(che)輛、鋼鐵、工程(cheng)技術、土木建築(zhu)及文(wen)體用品(pin)制(zhi)造等廣(guang)泛(fan)的工業(ye)領域中(zhong)得到應用。除(chu)作(zuo)為(wei)PVC塑料(liao)的熱穩定(ding)劑應用(yong)外(wai),現將(jiang)各種(zhong)應用形式(shi)闡(chan)述如下(xia):a.塗(tu)料:常(chang)溫固(gu)化(hua)型(xing)(普通(tong)環(huan)氧樹脂(zhi)塗(tu)料和(he)焦(jiao)油(you)改(gai)性環(huan)氧樹脂(zhi)塗(tu)料)、自然(ran)幹(gan)燥型(xing)(用不(bu)飽(bao)和(he)脂肪酸、松(song)香酸、妥(tuo)爾(er)油(you)酸等同(tong)環(huan)氧樹脂(zhi)進(jin)行酯(zhi)化(hua)反應(ying))、烘(hong)幹(gan)型(xing)(環氧樹脂(zhi)以(yi)酚醛(quan)樹脂(zhi)、尿(niao)醛(quan)樹脂(zhi)、三(san)聚氰(qing)胺甲(jia)醛樹脂(zhi)、醇(chun)酸樹脂(zhi)、熱(re)固性丙(bing)烯(xi)酸樹脂(zhi)和(he)多(duo)異(yi)氰酸酯(zhi)作(zuo)為(wei)固化(hua)劑)、陽離子(zi)電泳塗(tu)料(電沈積(ji)塗(tu)料)、粉(fen)末塗(tu)料(powercoating幹(gan)混(hun)法(fa)、局(ju)部反應(ying)法(fa)、熔(rong)融(rong)混(hun)合(he)法(fa));
b.膠粘劑:環氧型(xing)膠粘劑同(tong)其(qi)它類(lei)型(xing)的膠粘劑比(bi)較(jiao),具有(you)如下(xia)優(you)點(dian):適(shi)應性強(qiang),應用(yong)範圍廣(guang)泛(fan);不含揮發(fa)性溶劑;低(di)壓(ya)粘(zhan)接(jie)(接(jie)觸(chu)壓(ya)即(ji)可);固化(hua)收縮(suo)小(xiao);固(gu)化物蠕(ru)變(bian)低(di),抗(kang)疲(pi)勞(lao)性高(gao);耐(nai)腐蝕(shi)、耐(nai)濕(shi)性、耐(nai)化學(xue)藥品(pin)性及電氣(qi)絕緣(yuan)性優(you)良(liang)。也有(you)不足(zu)之處(chu):對結(jie)晶(jing)性或(huo)極(ji)性小(xiao)的聚合(he)物(如(ru)聚烯(xi)烴、有(you)機矽(gui)、氟聚(ju)合(he)物、丙(bing)烯(xi)酸塑料(liao)、聚(ju)氯乙烯(xi)等)粘(zhan)接力(li)差(cha);抗(kang)剝離、抗(kang)開(kai)劈(pi)性、抗(kang)沖擊(ji)性不(bu)良(liang)。其中(zhong)的壹(yi)個缺點(dian)可以打(da)底劑方法(fa)改(gai)善(shan),對於(yu)第(di)二(er)個(ge)缺點,可以采(cai)用改(gai)性環(huan)氧樹脂(zhi)使(shi)性能(neng)得到改(gai)善(shan)。常(chang)用膠粘劑分為(wei)以下(xia)類(lei)別:
■通(tong)用(yong)雙(shuang)組分型(xing)■耐(nai)熱性雙(shuang)組分型(xing)■單(dan)組(zu)分型(xing)(幾乎都是采(cai)用(yong)潛伏性固(gu)化(hua)劑或(huo)自固(gu)化(hua)性環(huan)氧樹脂(zhi))
c.纖維增強(qiang)塑料(liao)(FRP):將(jiang)粘接力(li)和(he)機械(xie)性能(neng)優(you)良(liang)的環氧樹脂(zhi)與高(gao)強(qiang)度纖維復合(he)做(zuo)成(cheng)板(ban)、管(guan)、棒(bang)、H形型(xing)材及各種(zhong)成(cheng)型(xing)品的,稱之為(wei)纖維增強(qiang)塑料(liao)FRP或(huo)復合(he)材(cai)料(Composite),常(chang)見的FRP的制(zhi)造方(fang)法(fa)有(you):纖維纏繞成(cheng)型(xing)法(fa)、連續(xu)擠出成(cheng)型(xing)法(fa)、層壓(ya)成(cheng)型(xing)法(fa)、輥筒成(cheng)型(xing)法(fa);
d.成(cheng)型(xing)材料(liao):環(huan)氧樹脂(zhi)可以作(zuo)為(wei)各種(zhong)形式(液態(tai)的或(huo)固態(tai)的)成(cheng)型(xing)材料(liao)提(ti)供使(shi)用(yong),適(shi)用的成(cheng)型(xing)方法(fa)有(you)澆鑄、壓(ya)縮(suo)成(cheng)型(xing)、傳(chuan)遞成(cheng)型(xing)、註(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)、液態(tai)樹脂(zhi)適(shi)合(he)於(yu)澆鑄,固(gu)態(tai)材料適(shi)合(he)於(yu)其它(ta)成(cheng)型(xing)方法(fa)。液態(tai)成(cheng)型(xing)材料(liao)由(you)環氧樹脂(zhi)、固(gu)化劑、填料(liao)、脫(tuo)模劑、顏料(liao)和(he)其它添(tian)加劑組成(cheng),固(gu)態(tai)成(cheng)型(xing)材料(liao)基(ji)本(ben)上(shang)采用(yong)幹(gan)式(shi)混(hun)合(he)法(fa)或(huo)輥練法(fa)制(zhi)造的。