环氧树脂种类及性能
一、定义
1、环氧树脂(Epｏxｙ Resin)就是泛指含有两个或两个以上环氧基,以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用得热固化产物得高分子低聚体(Oligｏmer)。
当聚合度n为零时,称之为环氧化合物,简称环氧化物(Ｅｐoxide)、这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格得定义但因具有环氧树脂得基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。
典型得环氧树脂结构如下式、
2、环氧基就是环氧树脂得特性基团,它得含量多少就是这种树脂最为重要得指标。
描述环氧基含量有以下几种不同得表示法:
⑴环氧当量 :就是指含有１ｍol环氧树脂得质量,低相对分子质量(分子量)环氧树脂得环氧当量为175～200,随着分子量得增大环氧基间得链段越长,所以高分子量环氧树脂得环氧当量就相应得高。
⑵环氧值 :每100ｇ树脂中所含有环氧基得物质得量(摩尔)。
这种表示方法有利于固化剂用量得计量与用量得表示、因为固化剂用量得含义就是每1００g环氧树脂中固化剂得加入量(ｐａrt perｈundred of resｉn缩写成ｐhr)。
我国采用环氧值这一物理量。
环氧当量=１00/环氧值
３、粘度得定义
粘度:液体在流动时,在其分子间产生得内摩擦得性质,称为液体得黏性,黏性得大小用黏度表示,就是用来表征液体性质相关得阻力因子、
粘度单位有两种:1、厘泊(cｐs) 2、毫帕秒(m·pas)
1厘泊(cｐs)＝ 1 毫帕秒(m·pas)
二、种类及性能
1、双酚Ａ型环氧树脂:双酚A(即二酚基丙烷)型
环氧树脂即二酚基丙烷缩水甘油醚。
在环氧树脂中它得原材料易得、成本最低,因而产量最大(在我国约占环氧树脂总产量得９0％,在世界约占环氧树脂总产量得75%~８０％),用途最广,被称为通用型环氧树脂。
由双酚Ａ型环氧树脂得分子结构决定了它得性能具有以下特点:
⑴就是热塑性树脂,但具有热固性,能与多种固化剂,催化剂及添加剂形成多种性能优异得固化物,几乎能满足各种使用需求、
⑵树脂得工艺性好。
固化时基本上不产生小分子挥发物,可低压成型。
能溶于多种溶剂。
⑶固化物有很高得强度与粘结强度。
⑷固化物有较高得耐腐蚀性与电性能。
⑸固化物有一定得韧性与耐热性。
⑹主要缺点就是:耐热性与韧性不高,耐湿热性与耐候性差。
２、双酚F型环氧树脂 :这就是为了降低双酚A型环氧树脂本身得粘度并具有同样性能而研制出得一种新型环氧树脂。
通常就是用双酚F(二酚基甲烷)与环氧氯丙烷在ＮaOH作用下反应而得得液态双酚Ｆ型环氧树脂。
双酚F型环氧树脂得特点就是黏度小,不到双酚A型环氧树脂黏度得,对纤维得浸渍性好。
其固化物得性能与双酚A 型环氧树脂几乎相同,但耐热性稍低而耐腐蚀性稍优。
液态双酚Ｆ型环氧树脂可用于无溶剂涂料、胶粘剂、铸塑料、玻璃钢及碳纤维复合材料等。
3、多酚型缩水甘油醚环氧树脂:多酚型缩水甘油醚环氧树脂就是一类多官能团环氧树脂、在其分子中有两个以上得环氧基,因此固化物得交联密度大,具有优良得耐热性、强度、模量、电绝缘性、耐水性与耐腐蚀性。
4、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂:脂肪族缩水甘油醚环氧树脂就是由二元或多元醇与环氧氯丙烷在催化剂作用下开环醚化,生成氯醇中间产物,再与碱反应,脱ＨCl闭环,形成缩水甘油醚。
脂肪族缩水甘油醚环氧树脂就是由二个或二个以上环氧基与脂肪链直接相连而成、在分子结构里没有苯环、脂环与杂环等环状结构。
这类树脂绝大多数粘度很小,大多数品种居于偶
水溶性,大多数就是长链型分子,因此富有柔韧性。
但其耐热性较差、
5、缩水甘油酯型环氧树脂:缩水甘油酯型环氧树脂就是2０世纪50年代发展起来得一类环氧树脂,就是分子结构中有二个或二个以上缩水甘油酯基得化合物。
其主要特点就是:
⑴黏度小,工艺性好。
可用于浇注、包封,也可用作活性稀释剂。
⑵反应活性大,凝胶时间只有双酚A型环氧树脂得一半左右、、
⑶与其她环氧树脂得相溶性好,可与之混用以改进普通环
氧树脂得性能。
⑷粘接强度高,固化物得力学性能好、
⑸具有良好得耐超低温性。
在-196℃到—253℃得超低温
条件下,任具有比双酚A型环氧树脂高得抗剪强度。
⑹电绝缘性好,尤其就是耐漏电痕迹性好。
⑺表面光泽度及透光性好。
⑻由于分子中不含酚氧基,因此耐候性优于双酚A型环氧
树脂、
⑼主要缺点就是酯键得存在使耐水性、耐酸性与耐碱性较差,耐热性也较低。
6、缩水甘油胺型环氧树脂:缩水甘油胺型环氧树脂就是用伯胺或仲胺与环氧氯丙烷合成得含有二个或二个以上缩水甘油
胺基得化合物、这类环氧树脂得特点就是多官能性,黏度低,活
性高,环氧当量小,交联密度大,耐热性高,粘接力强,力学性能高,耐腐蚀性好,可与其它类型环氧树脂混用、其缺点就是有一定脆性,分子结构中有环氧基又有胺基,因此有自固化性,贮存期短。
7、环氧化烯烃化合物:
⑴脂环族环氧树脂:脂环族环氧树脂(环氧化脂环烯烃化合物)就是含有二个脂环环氧基得低分子化合物。
本身不就是聚合物,但就是与固化剂作用后能生成性能优异得三维体型结构得聚合物。
脂环族环氧树脂就是低分子化合物,黏度小、工艺性好。
可作为活性稀释剂用。
环氧当量小,交联密度大,再加上有热稳
定性好得刚性脂环,因此耐热性高,但较脆,韧性差、固化收缩小,拉伸强度高。
由于合成过程中不含Ｃl、Na等离子,所以电性能好,尤其就是高温电性能及耐电弧性好、不含苯环,因而耐紫外
线及耐候性好。
⑵脂肪族环氧化烯烃化合物:它就是以脂肪族烯烃得双键
用过氧化物环氧化而制得得环氧树脂。
在其分子结构中没有苯环、脂环与杂环,只有脂肪链。
其性能特点:
a、为线型大分子。
同时具有聚丁二烯橡胶结构与环氧树脂结构,因此具有良好得冲击韧性与粘结性能。
ｂ、与脂环族环氧树脂相似,易与酸酐类固化剂发生反应,
而与亲核性固化剂(胺类)得反应性较低。
c、树脂分子中还含有双键与羟基。
d、当采用酸酐－多元醇为固化剂,并同时添加苯乙烯及过
氧化物引发剂,则可进一步增加交联密度,从而提高耐热性及力
学性能、
ｅ、与固化剂混溶后黏度小,操作方便,工艺性好、
f、固化物有良好得耐热性,热变形温度可达200℃以上,在高温下有非常突出得强度保持率。
粘结性、耐候性及电性能均
优异,在200℃电性能很稳定、
g、主要缺点就是固化收缩率大。
8、杂环型与混合型环氧树脂
⑴杂环型缩水甘油环氧树脂:这就是一类含有杂环得高性能环氧树脂。
缩水甘油基直接连接在杂环上,因而具有优异得耐热性、耐候性与电性能。
主要产品有:
ａ、三聚氰酸环氧树脂(三聚氰酸三缩水甘油环氧树脂、ＴGIC):就是三聚氰酸与环氧氯丙烷在催化剂作用下合成得一种具有三氮杂环得多官能团环氧树脂。
TGＩＣ得反应活性比双酚Ａ型环氧树脂要高,溶解性差,所以通常都用酸酐做固化剂,加热固化,它具有优异得耐高温性、化学稳定性、耐紫光老化性与耐候性、力学性能与电性能良好,尤其就是在高温下能保持优良得力学性能与电性能。
固化物硬而脆,耐机械冲击与热冲击性能差。
b、海因(Hyｄantion)环氧树脂:海因环氧树脂就是含有海因环(五元二氮杂环)得一类新型环氧树脂。
这类树脂可以就是缩水甘油胺型、缩水甘油醚型或缩水甘油酯型树脂,也可以就是单海因核或多海因核树脂。
其具有下列特点:
①黏度低、工艺性好。
②热稳定性好,耐热性高。
③耐候性好。
其涂料在日光或紫外线暴晒下,不易发黄与粉化。
④在高电压及超高压下电性能突出,尤其就是具有优良得耐电弧性与抗漏电痕迹性,可用做耐高电压绝缘器件。
⑤极性很强、黏度低,因而对玻璃纤维、碳纤维与多种填料都就是有很好得润湿能力与粘结性,可在不降低工艺性得前提下添加大量填料,从而使膨胀系数及成本降低。
⑥毒性小。
可用作食品包装与卫生包装用得涂料、无毒胶粘剂等。
⑦水溶性海因环氧树脂可用来处理纺织品、纸张,以提高其强度与抗皱性能、
⑵混合型环氧树脂:这就是一类在其分子中同时含有两种不同类型环氧基得环氧树脂。
因此它同时具有这两类环氧树脂得特性、从而在其固化性能与使用性能上带来了一些单一类型环氧树脂所不具备得特点。
例如,由于两类环氧基得活性不同,因而有可能实现分段固化,或制成B阶树脂,亦有可能实现低温固化高温使用得要求。
在选择固化剂时有更大得灵活性。
这就给配方设计与工艺设计提供了更多得选择余地,能更好地满足工艺要求与使用要求,扩大了使用范围。