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文檔簡介

1、環氧樹脂的基本概念(一)凡分子結構中含有環氧基團的高分子化合物統稱為環氧樹脂。固化后的環氧樹脂具有良好的 物理化學性能,它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度,介電性能良好,變定收縮率 小,制品尺寸穩定性好,硬度高,柔韌性較好,對堿及大部分溶劑穩定,因而廣泛應用于國防、 國民經濟各部門,作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、涂料等用途。我國自1958年開始對環氧樹脂進行了研究,并以很快的速度投入了工業生產,至今已在全國 各地蓬勃發展,除生產普通的雙酚A-環氧氯丙烷型環氧樹脂外,尚生產各種類型的新型環氧樹 脂,以滿足國防建設及國發經濟各部門的急需。環氧樹脂的制備方法大致有下列幾種類型:活性氫化物與

2、環氧氯丙烷反應;以過氧化氫或過 酸(例過醋酸)將雙鍵進行液相氧化;雙鍵化合物的空氣氧化;其它。由于它的性能并不是十分完美的,同時應用環氧樹脂的對象也不是千遍一律的,根據使用的 對象不同,對環氧樹脂的性能也有所要求,例如有的要求低溫快干,有的要求絕緣性能優良。因 而要有的放矢對環氧樹脂加以改性,改性的方法大致有下列幾種:選擇固化劑;添加反應性稀釋 劑;添加填充劑;添加別種熱固性或熱塑性樹脂;改良環氧樹脂本身。環氧樹脂的基本概念(二)環氧樹脂的相關術語(一)平均聚合度:n分子中基本結構重復的次數稱為聚合度,以n表示之。同一化學組成而聚合度不等的同系物 的混合物聚合度的平均值稱為該混合物的平均聚合度

3、。例雙酚A型環氧樹脂其通式為例雙酚A型環氧樹脂其通式為:一股n = 0-22,當n = 0時,上式即為:當n = 1時,就表示口中的結構出現1個。當n = 2時,就表示口中的結構巫復2個。當n = i時,就表示口中的結構重復i個??谥械幕窘Y構象這樣重復出現,重復的次數越多,樹脂的分子量就越大,所以它是表示聚 合(縮合)的程度。(二)平均分子量m在工業樹脂中,樹脂的結構隨分子內所含的基本結構重復數步的多少,而有顯著改變。由于 環氧樹脂的聚合度不同,表現出來的分子量也有所不同。樹脂的分子量是隨聚合度而變化的,也 就是說,分子量是聚合度的函數。M=f(n)以純的環氧樹脂,即n = 0時的分子量為M

4、o,n = 1時分子量為M1, n = 2時的分子顯為 M2、n=I時的分子量為Mi。當工業中樹脂中是這類分子組成的混合物時,表現出來的分子量 則為平均分子量,記作m。(三)環氧值Ev環氧值是指每100克環氧樹脂中含有的環氧基當量數。單位為當量/100克。如單分子環 氧樹脂分子量為340,其分子式為:每個分子含有環氧基兩個當量,因此其環氧值為Ev= 2/340 X1QQ = 0.588當量/100克。 由此看出,分子量越大,則環氧值越低,所以環氧值是衡量環氧樹脂質量的一個很重要的指標。 我國均采用環氧值來表示。(四)環氧當量En環氧當量是指含有一克當量環氧基的樹脂的克數。單位為克/當時。理論上

5、,環氧樹脂的 鏈是一個理想的沒有支鏈的線型分子,而且每個鏈的末端都是以環氧基來終止的,所以環氧當量 是樹脂平均分子量的一半。樹脂的分子量越大,則其環氧當量也越大。國外環氧村脂質量指標一 般均以環氧當量來衡量和表示的。環氧當量與環氧值二者本質上是相同的,環氧值除100即得環 氧當量。即En = 100/EV。(五)環氧基含量Ec環氧基含量是指環氧樹脂中每一分子中環氧基的百分含量。本位為%。如單分子環氧樹脂 分子量為340,其中含有二個環氧基,而環氧基的分子量為43,因此環氧基的含量為: (2X43)/340X100% =25.3%。環氧基與環氧值二者本質上也是相同的,環氧值乘以43%即為環 氧基

6、含量。(六)羥基當量En (OH)羥基當量是指含有一克當量羥基的樹脂的克數。也稱酯化當量。單位為克/當量。它也是 衡量環氧樹脂質量的一個重要指標之一。國外常用羥基當量來表示。(七)羥值Ev (OH)羥值是指每100克環氧樹脂中含有的羥基當量數,單位為當量/100克。我國通常用羥值 來去示。羥值與竣工基當亙二者本質也是相同的。羥值除100即得羥基當量,En(OH)= 100/EV(OH)。(八)有機氯值Ecl有機氯值是指每100克環氧樹脂中含有的有機氯原子的當量數,單位為當量/100克,有 機氯主要指的是可水解氯-CL。可水解氯是由a加成生成的1,2-氯代醇醚,在脫氯化氫閉環 時不充分而殘余留下

7、來的。它的存在影響環氧樹脂的高溫電性能,所以它也是衡量環氧樹脂質量 的一個重要指標。(九)無機氯值無機氯值是指每100克環氧樹脂中殘留的氯離子當量數,單位為當量/100克。氯離子是 在環氧樹脂反應過程中付生的NaCL未被徹底除掉而殘留下來的。它的存在常溫下就會影響環氧 樹脂固化物的電性能。通常在樹脂生產過程中,只要加強水洗工藝,一般都能做到其含 量很低, 不致影響使用性能。(十)揮發份樹脂的揮發份主要指的是樹脂生產過程中殘剩的微量溶劑,用%表示。(一)粘度粘度和環氧樹脂的分子量一樣都是操作性質的一個有用指標。液體的粘度是指相近液層之間 發生相互運動時的剪切阻力。通常單位為Pa.S。液體樹脂的粘

8、度一般用轉筒或軸型粘度計來測 量的。對固體樹脂粘度的測定,通常是用丁基卡必醇按重量比配成40%的溶液加以測 定的。(十二)軟化點軟化點是指環氧樹脂在溫度影響下,由于內能增加,克服其內聚力而發生流動的溫度值。環 氧樹脂的軟化點高或低,間接地表示了樹脂分子量的大小。國內通常用環球法測定樹脂的軟化點。環氧樹脂的基本概念(三)環氧樹脂的化學合成(一)雙酚A型環氧樹脂的合成雙酚A型環氧樹脂的合成途徑:低分子量液態雙酚A型環氧樹脂由過量環氧氯丙烷(ECH)與雙酚A (BA)在堿(NaOH) 的存在下縮聚而成;另一個方法是由不飽和環狀烴類的雙鍵氯化而生成環氧環狀物得到脂環族環 氧。高分子量固態環氧樹脂的途徑

9、:“太妃糖法”:雙酚A與環氧氯丙烷在化學計算是堿存在下直接反應“熔融法”:以低分子量液態雙酚A型環氧樹脂為原料在催化劑存在下,用雙酚A型擴展 化學鍵得到聚合度較高(n2000)的產物。這種工藝得到沒有副產物的高純產品,分子量分布窄, 主要是抑制副反應,減少鏈支化。雙酚A型環氧樹脂的合成反應雙酚A型環氧樹脂由ECH和BA經醚化和閉環兩步反應制得。雙酚A型環氧樹脂合成反應過程的副反應水解:ECH水解成甘油,環氧基水解為2-乙二醇。環氧氯丙烷與存在于中間體的酸性羥基反應,形成被裹脅的氯。環氧氯丙烷與酚羥基的反常加成(6加成)鏈支化反應:雙酚A型環氧樹脂的鏈支化:脫HCl反應不完全,樹脂殘留可水解氯。

10、這些反應的產生使ECH消耗增大,環氧基含量降低,可水解氯使氯總含量增高,樹脂質量不 純,粘度或熔點上升。(二)氯含量的影響環氧樹脂中殘存的氯以三種形式出現:氯離子(Cl-),可水解氯和不可水解氯。Cl-是殘留 的NaCl離子,可水解氯和不可水解氯是副反應產物。1.氯含量的影響可水解氯使脂肪多胺固化環氧體系的適用期大為縮短可水解氯wt%放熱峰溫。C凝膠時間(分)0.056142800.134153750.550163450.82117239熔融法制備較高分子量固態環氧樹脂用的液態環氧樹脂原料可以水解,氯含量使原反應速 度降低。因此原料樹脂中可水解氯最好在0.03 wt%(300PPm)以下。配比

11、:液態環氧樹脂/BA-3/2 (ml比),110C,催化劑用量:NaOH 80 PPm液態環氧樹脂可水解氯wt%反應時間(小時)0.0110.0330.0560.8015層壓材料中廣泛采用的環氧樹脂/雙氤胺/芐基二甲胺,常遇到凝膠時間延長且波動幅度 大的問題,這是由于樹脂可水解氯含量高且氯含量波動大??伤饴葧g集成電路板上的接線,因此要求樹脂中可水解氯含量0.03 wt%在濕熱條件下,可水解氯使樹脂的電性能大大下降。降低氯含量的途徑在合成工業中加入惰性溶劑(苯、甲苯等)和水溶性溶劑的混合溶劑,加強有機相(樹脂 液)和無機相(堿水)的接觸,提高脫HCl效率。用稀NaOH處理粗樹脂時加季銨鹽或

12、堿,可水解氯控制在0.05wt%以下。環氧樹脂的基本概念(四)環氧樹脂的生產制備制造環氧樹脂的原料很多,但不外乎下例二大類:一是分子中具有環氧基團或是在反應過程 中能夠生成環氧基團的化合物。另一是含有多元羥基的化合物。通常見到的環氧樹脂是以環氧氯 丙烷和雙酚A為原料而制得。1、環氧氯丙烷-雙酚A型樹脂的制備由于投料量的不同,投料的先后順序不同,制得的環氧樹脂分子量也有高低之分,在常溫下 的聚集態也有液、固之分。618、6101、634系低分子量的液態樹脂,601、604系中分子量的固 體樹脂,607、609系高分子量的固體樹脂。低分子量環氧樹脂的制備雙酚A-1克分子環氧氯丙烷-2-6克分子堿(

13、30%)-2-2.4克分子操作步驟如下:將雙酚A和環氧氯丙烷在攪拌下混合,使雙酚A溶解,然后將所需投入的堿 量控制在一定的溫度滴加到混合物中,滴完第一次堿以后維持反應,維持畢回收環氧氯丙烷,回 收畢,將其余的堿滴加到反應液中,再維持,然后吸入適量的苯,使樹脂液溶解,攪拌后靜止分 層。將上層的樹脂苯溶液反入分水鍋,攪拌,加熱,維持,靜止,放去鹽腳,然后再攪拌,加 熱使樹脂苯溶液沸騰回流,不時地將帶出的水除去,至無水泡出現,再維持回流,然后冷卻,靜 止,壓濾。將壓濾液放至脫苯鍋中,先常壓脫苯,再減壓脫苯,至無苯液出來為止,制得淡黃 色的液體樹脂。中等分子量環氧樹脂的制備雙酚A-1克分子環氧氯丙烷-

14、1.5-2克分子堿(30%)-1.6-2.2 克分子操作步驟如下:將雙酚A和液堿、水投入反應鍋,加熱攪拌,維持,使雙酚A全部溶解,然 后冷卻,將環氧氯丙烷加入,放熱維持,再升溫維持,抽水樣滴定,直至耗用HCl量不變,即為反 應終點,反應畢攪拌仃止,吸去水層,再加水洗滌數次,然后常壓脫水,再減壓脫水,至軟化點 達要求止,冷下后即為固體樹脂。高分子量的環氧樹脂中等分子量環氧樹脂-100計算量雙酚 A-(Q=WE-E2/0.8771+E2)式中:Q-加的雙酚A量W-用的中等分子量環氧樹脂的量E1-用的中等分子量環氧樹脂的環氧值e2-所需制備的高分子量環氧樹脂的環氧值操作步驟如下:將中等分子量環氧樹脂

15、投入鍋內,升溫,熔化開攪拌,加入雙酚A,在一定的溫度 反應即可制得。2、環氧氯丙烷一醇類環氧樹脂由于使用的醇類不同,制得的樹脂的性能也不同,目前國內有甘油環氧樹脂(662)、乙二醇 環氧樹脂(669)、氯代甘油環氧樹脂(600、630)、丁醇環氧樹脂(660)、聚乙二醇環氧樹脂(6690) 等。醇類-1克分子環氧氯丙烷-1-3克分子BF3 -乙醚-0.4cc/克分子醇乙醇-適量堿(45%)-1-1.5克分子操作步驟如下:將醇類、溶劑(乙醇、苯等)、BF3-乙醚投入鍋內,攪拌混合,升溫,滴加環氧 氯丙烷,然后升溫至使之醚化。將醚化物中加入適量溶劑攪拌,加NaOH,同時不斷測PH值, 維持,然后靜

16、止分層,壓濾上層清液,將其反到鍋內真空回收溶劑,回收畢即得所需樹脂。3、雙鍵液相氧化制環氧樹脂國內6201、6207系用該法制得的樹脂。雙烯化合物-1克分子過醋酸-1-3克分子碳酸鈉-1克分子溶劑(苯)-適量操作步驟如下:雙烯化合物、適量溶劑(苯)及純堿混合,滴過醋酸,然后逐步將其余純堿 加入,加畢維持,當水呈中性時,放去水,再將其余的過醋酸加入,維持,加適量溶劑,水,攪 拌。當水呈中性時,放去水,然后真空脫溶劑,再維持,趁熱過濾得樹脂。4、三聚氤酸環氧樹脂(695)系三聚氤酸與環氧氯丙烷在堿作用下制得。5、苯酚環氧樹脂(690)系苯酚與環氧氯丙烷在堿作用下制得。6、酚醛環氧樹脂(644等)苯

17、酚-1克分子水-5克分子濃硫酸-0.03克分子甲醛-0.6克分子環氧氯丙烷-5克分子堿-1.6克分子苯-適量操作步驟如下:將苯酚、水攪拌,加入濃硫酸,升溫,滴加甲醛,加完再在此溫度下維持, 然后用水洗至中性,再吸去水,加入環氧氯丙烷,升溫溶解,冷卻每隔一定時間加堿一次,控制溫度, 直到加完堿.然后維持,再減壓回收環氧氯丙烷,加苯溶解,補加堿,維持,靜止、冷卻、過濾、脫苯 得樹脂。7、聚酯環氧樹脂雙酚A-15.16份堿(10%)-7.975 份對苯二酸二酰氯正丁醇溶液-11.125份環氧氯丙烷丁醇溶液-11.25份上述物料混合,反應,靜止,分離出有機相,水洗至無氯根,蒸去溶劑,得軟化點為41-4

18、8C, 環氧基含量為1.6%的樹脂。8、含砜環氧樹脂在氮氣流之下,堿作催化劑,4、4-二羥基二苯砜和環氧氯丙烷,于一定溫度根據需要反應 一定時間,水洗、減壓脫溶劑即得。另一制法:雙-(4-氨基苯基)-砜,環氧氯丙烷,2-甲氧基乙醇和水的混合物加熱,然后 向混合物中添加丁酮和KOH水溶液,將混合物劇烈攪拌,并加水,分離出有機相,加二氯乙烯稀 釋,將溶液水洗和真空蒸發,得軟化點49C的固體樹脂。9、多元酚環氧樹脂系由苯酚和二氯代丙酮在酸介質中反應,得1、2、2、3-四羥基-(4-羥基苯基)-丙烷,再 在過量的環氧氯丙烷存在下與堿反應得。10、聚脫水已糖醇環氧樹脂1、4; 3、6-二脫水-D-山梨醇

19、和環氧氯丙烷,加熱,加入NaOH (50%溶液)蒸出環氧氯丙烷 和水,加完NaOH后加熱,全部除去水,然后在蒸出環氧氯丙烷,殘余物與丙酮混合。濾去鹽, 將沉淀物用丙酮洗滌,蒸出丙酮,得環氧值為0.467,氯含量為0.11%的樹脂。11、熒光素環氧樹脂熒光素,環氧氯丙烷,及異丙醇,在水浴中加熱,添加片堿,加熱到沸,濾液真空干燥得 122%的熒光素量的樹脂,環氧基含量為25.6%,軟化點95C,羥基含量3.7,馬丁耐熱可達250C。12、含氯環氧樹脂以氯苯作溶劑,使雙酚A與氯氣反應,使雙酚A帶上1-4個氯,然后除去鹽酸及氯,再在堿 的作用下與環氧氯丙烷反應得。13、自熄性環氧樹脂a-氯代甘油中添加

20、雙-(對-羥苯基)-三氯乙烷,于該混合物中滴加NaOH,然后再反應將 樹脂溶于苯中,洗去鹽,脫苯得。14、氨基苯酚環氧樹脂n-氨基苯酚,環氧氯丙烷,乙醇和LiOH.H2O攪拌,然后把混合物加熱,加入NaOH溶液, 水、乙醇和過量的環氧氯丙烷蒸出,殘余物溶于甲苯中,并用水洗滌,除鹽和堿,然后蒸出甲苯 得樹脂,環氧當量為104。15、漠環氧樹脂四漠雙酚A中加環氧氯丙烷,加固堿和水,加熱,放熱反應至沸騰,待冷卻,再加堿,用同 樣方法加足堿,然后沸騰,過濾、真空脫環氧氯丙烷和水,用苯稀釋并過濾,濾出物用堿洗滌, 再水洗,再除苯,得熱穩定性為123。的樹脂。16、磷環氧樹脂乙二醇二縮水甘油醚(沸程120

21、-126C/4mm),滴加二氯亞磷酸甲酯(沸程66-70C/4mm) 和氯化鐵的混合物,將混合物溶于氯仿中,用蘇打水及水洗滌氯仿溶液,用無水硫酸鈉進行干燥, 真空除氯仿或用石油醚使產物自溶液中沉淀,制得樹脂。17、鈦改性環氧樹脂環氧樹脂加熱,攪拌下加正鈦酸丁酯,處理若干小時,分去餾出的丁醇,得改性樹脂。國內外尚有其它環氧樹脂。環氧樹脂的基本概念(五)環氧樹脂的應用選型環氧樹脂一般和添加物同時使用,以獲得應用價值。添加物可按不同用途加以選擇,常用添 加物有以下幾類:(1)固化劑;(2)改性劑;(3)填料;(4)稀釋劑;(5)其它。其中固化劑是必不可少的添加物,無論是作粘接劑、涂料、澆注料都需添加

22、固化劑,否則環 氧樹脂不能固化。由于用途性能要求各不相同,對環氧樹脂及固化劑、改性劑、填料、稀釋劑等添加物也有不 同的要求。(一)環氧樹脂的選擇從用途上選擇作粘接劑時最好選用中等環氧值(0.25-0.45)的樹脂,如6101、634;作澆注料時最好選 用高環氧值(0.40)的樹脂,如618、6101;作涂料用的一般選用低環氧值(0.25)的樹脂,如 601、604、607、609 等。從機械強度上選擇環氧值過高的樹脂強度較大,但較脆;環氧值中等的高低溫度時強度均好;環氧值低的則高 溫時強度差些。因為強度和交聯度的大小有關,環氧值高固化后交聯度也高,環氧值低固化后交 聯度也低,故引起強度上的差異

23、。從操作要求上選擇不需耐高溫,對強度要求不大,希望環氧樹脂能快干,不易流失,可選擇環氧值較低的樹脂;如希望滲透性也,強度較好的,可選用環氧值較高的樹脂。固化劑的選擇固化劑種類常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺,另外在光 引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑,加溫固 化則常用酸酐、芳香類固化劑。固化劑的用量胺類作交聯劑時按下式計算:胺類用量=MG/Hn式中:M=胺分子量;Hn=含活潑氫數目;G=環氧值(每100克環氧樹脂中所含的環氧當量數); 改變的范圍不多于10-20%,若用過量的胺固化時,會使樹脂變脆。若用量過少則固

24、化不完善。用酸酐類時按下式計算:酸酐用量=MG (0.61) /100式中:M=酸酐分子量;G=環氧值;(0.61)為實驗系數選擇固化劑的原則固化劑對環氧樹脂的性能影響較大,一般按下列幾點選擇:從性能要求上選擇:有的要求耐高溫,有的要求柔性好,有的要求耐腐蝕性好,則根 據不同要求選用適當的固化劑。從固化方法上選擇:有的制品不能加熱,則不能選用熱固化的固化劑。從適用期上選擇:所謂適用期,就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時 間。要適用期長的,一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。從安全上選擇:一般要求毒性小的為好,便于安全生產。從成本上選擇。改性劑的選擇改性劑的作用是為了改善環氧樹脂的鞣性、抗

25、剪、抗彎、抗沖、提高絕緣性能等。常用改性 劑有:聚硫橡膠:可提高沖擊強度和抗剝性能。聚酰胺樹脂:可改善脆性,提高粘接能力。聚乙烯醇叔丁醛:提高抗沖擊鞣性。丁腈橡膠類:提高抗沖擊鞣性。酚醛樹脂類:可改善耐溫及耐腐蝕性能。聚酯樹脂:提高抗沖擊鞣性。尿醛三聚氤胺樹脂:增加抗化學性能和強度。糠醛樹脂:改進靜彎曲性能,提高耐酸性能。乙烯樹脂:提高抗剝性和抗沖強度。異氤酸酯:降低潮氣滲透性和增加抗水性。硅樹脂:提高耐熱性。聚硫橡膠等的用量可以在50-300%之間,需加固化劑;聚酰胺樹脂、酚醛樹脂用量一般為 50-100%,聚酯樹脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化劑,也可以少量加些固化劑促使反 應

26、快些。一般說來改性劑用量越多,柔性就愈大,但樹脂制品的熱變形溫度就相應下降。為改善樹脂的柔性,也常用增韌劑如:鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。(四)填料的選擇填料的作用是改善制品的一些性能,并改善樹脂固化時的散熱條件,用了填料也可以減少環氧樹脂的用量,降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小最好小于100目,用量視用途而定。常用填料簡介如下:填料名稱而定。常用填料簡介如下:填料名稱石棉纖維、玻璃纖維石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、金剛砂氧化鋁、瓷粉石棉粉、硅膠粉、高溫水泥石棉粉、石英粉、石粉鋁粉、銅粉、鐵粉等金屬粉末石墨粉、滑石粉、石英粉金剛砂及其它磨料云母粉、瓷粉、石英粉各種顏料、石墨另外

27、據資料報導適量(27-35%)P、AS、Sb 熱度、壓力下保持粘接性。作用增加韌性、耐沖擊性提高硬度增加粘接力,增加機械強度提高耐熱性降低收縮率增加導熱、導電率提高抗磨性能及潤滑性能提高抗磨性能增加絕緣性能具有色彩Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在樹脂中能在高(五)稀釋劑的選擇其作用是降低粘度,改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類,用量一般不超過30%。常用稀釋劑如下:(1)活性稀釋劑名稱牌號用量備注二縮水甘油醚60030%需多加計算量固化劑多縮水甘油醚630同上同上環氧丙烷丁基醚66015%同上環氧丙烷苯基醚690同上同上二環氧丙烷乙基醚669同上同上三環氧丙烷丙基醚662同上同上

28、(2)惰性稀釋劑名稱用量備注二甲苯15%不需多加固化劑甲苯同上同上苯同上同上內酮同上同上在加入固化劑之前,必須對所使用的樹脂、固化劑、填料、改性劑、稀釋劑等所有材料加以檢查,應符合以下幾點要求:(1)不含水份:含水的材料首先要烘干,含少量水的溶劑應盡量少用。(2)純度:除水份以外的雜質含量最好在1%以下,若雜質在5-25%時雖也可使用權,但須 增加配方的百分比。少量使用時用試劑級較好。(3)了解各材料是否失效。在缺少驗收條件的廠,使用前最好按配方做個小樣試驗。環氧樹脂的固化在環氧樹脂應用中,固化劑占有十分重要的位置。一位日本專家認為:“開發新型固化劑 比開發新型環氧樹脂更為重要,因為文獻上發表

29、的一些樹脂,雖然多有學術價值,但并無實踐意 義。而開發一種新型固化劑,則可以解決環氧樹脂應用的一個課題”。環氧樹脂本身是一種在分 子中含有兩個(或以上)活性環氧基的低分子質量化合物,分子質量在3002000之間,具有熱塑 性,在常溫和一般加熱條件下,不會固化,因而也不具備良好的機械強度、電氣絕緣、耐化學腐 蝕等性能,無法直接應用。因此,必須加入固化劑,組成配方樹脂,并且在一定條件下進行固化 反應,生成立體網狀結構的產物,才會顯現出各種優良的性能,成為具有真正使用價值的環氧材 料。所以說,固化劑在環氧樹脂的應用上具有不可缺少的,甚至在某種程度上起著決定性的作用; 我們討論固化劑,實際上也就是討論

30、環氧樹脂的應用問題。當然,在環氧樹脂中僅僅加入固化劑,還不能完全滿足實際應用的要求。還必須加入稀釋劑、 填料、增韌劑、著色劑、阻燃劑,以及各種特殊要求的助劑如防沉劑、觸變劑等。各種不同種類 牌號的固化劑、稀釋劑、增韌劑、填料等以及各種助劑,按實際使用要求,進行有目的的選擇組 合,就會出現千變萬化、五花八門的配方。運用這些配合技術可以解決眾多領域的技術課題,形 成各種各樣的材料,如層壓材料;涂料、膠粘劑、澆鑄料(灌封料)、浸漬料、塑封料、包封料、 耐磨材料、密封材料等等。對于應用技術課題的解決,主要面臨的是選擇材料進行配合的問題。而材料的選擇,首先是 固化劑的選擇,其次才是各種助劑的選擇。對于從

31、事樹脂應用多年的科技工作者來說,主要靠多 年積累的經驗,參考國內外最新科技資料進行選擇,然后還需經過實驗的考核來確定。而對于新 從事這項工作的初學者來說,則往往比較困難,需要一個實踐的過程。國外不少學者目前將“高 分子的分子設計”技術運用于配方材料選擇,并且采用先進的工具-微機進行處理,使配合技術 在較短的時間內完成,大大提高了工作效率。但是,國內在這方面的研究工作還是比較落后的。環氧樹脂的未來發展環氧樹脂是分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的一類高分子化合物。自20世紀40年代 以來,逐漸發展成為一類包含有許多類型的熱固性樹脂,如縮水甘油醚、縮水甘油胺、縮水甘油 酯以及脂肪脂環族環氧樹脂等。環

32、氧樹脂由于具有優良的工藝性能、機械性能和物理性能,價格 低,作為涂料、膠粘劑、復合材料樹脂基體、電子封裝材料等廣泛應用于機械、電子、電器、航 空、航天、化工、交通運輸、建筑等領域。然而,通用環氧樹脂,如雙酚A環氧樹脂及其改性樹脂使用普通固化劑固化后,樹脂交聯密 度高、內應力大,以及網絡結構中含有許多易吸水的羥基,存在吸濕大、尺寸穩定性和介電性能 差、韌性低和濕熱穩定性差等缺點,不能滿足近年來對環氧樹脂的使用特性,如耐熱性、吸濕性、 介電性能、沖擊韌性和固化性能等提出的更高要求,因此,環氧樹脂改性和不同結構的新型環氧 樹脂得到快速發展,利用新型環氧樹脂固化劑也成為環氧樹脂高性能化的另一途徑。多酚

33、型縮水甘油醚環氧樹脂的合成1、線型苯酚甲醛環氧樹脂簡稱酚醛環氧樹脂(EFN),它是由低相對分子質量的熱塑性線型酚醛樹脂和環氧氯丙烷在堿 作用下縮聚而成。兼有酚醛樹脂和雙酚A型環氧樹脂的優點。用相對分子質量及活潑羥基含量不 同的線型酚醛樹脂,可以合成出不同相對分子質量和官能度的酚醛環氧樹脂。與雙酚A型環氧樹 脂相似,可用一步法或二步法合成。采用二步法可獲得粘度相對較低的酚醛環氧樹脂。酚醛環氧樹脂在室溫下通常是高黏度半固體,平均聚合度n約l3。當n = 0時即雙酚F環氧樹脂,所以酚醛環氧樹脂環氧基的反應性與雙酚F環氧樹脂頗為相似。可用胺、酸酐、咪唑等 固化劑固化。固化物的性能以官能度為4.0的酚醛

34、環氧樹脂最好。部分交聯后的酚醛環氧樹脂, 由于位阻效應,往往影響其余環氧基的陸續開環,因此固化是不完全的,所以固化溫度對酚醛環 氧樹脂就有較大的影響。在150C以下固化的酚醛環氧樹脂性能和雙酚A環氧樹脂的性能尤其是 熱變形溫度相近。經過高溫(170200C)固化的酚醛環氧樹脂就呈現出較高的耐熱性 雙酚A型環氧樹脂的n愈大,相對分子質量就愈大,軟化點升高,但環氧基并不增多,所以交聯 密度變小,耐熱性下降。而線型酚醛環氧樹脂則有所不同,隨著n的增加,相對分子質量增大, 軟化點升高,同時環氧基也隨之增多,交聯密度增大,耐熱性提高。在合成樹脂時,由于位阻效應,線型酚醛樹脂分子上的酚羥基并不是全都環氧化

35、了。剩余的 酚羥基往往會促使環氧基開環自聚,從而縮短了存放期。因此酚醛環氧樹脂應低溫貯存。分子結 構中的酚羥基還使酚醛環氧樹脂的開環活性比較大,如咪唑可以在室溫下固化酚醛環氧樹脂。酚 醛環氧樹脂的特點是環氧基含量高,樹脂粘度大,固化物交聯密度大,具有優良的熱穩定性、力 學性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性??捎糜趯訅?、模壓、纏繞、澆注等成型工藝以制作玻璃 鋼結構件、電器元件等,也可用作膠粘劑。國內主要生產廠有無錫樹脂廠、岳陽石化總廠環氧樹脂廠、上海樹脂廠、三木集團公司、晨 光院二分廠、南通化工二廠等。2、鄰甲酚甲醛環氧樹脂線型鄰甲酚甲醛環氧樹脂(ECN)是由鄰甲酚與甲醛在酸性介質中縮聚成線型鄰甲

36、酚甲醛樹 脂,再與環氧氯丙烷在堿作用下縮聚而成。鄰甲酚甲醛環氧樹脂的性能大體上與苯酚甲醛環氧樹脂相似。但由于酚醛的鄰位被甲基取 代,空間位阻效應使其環氧基的反應活性低于EPN。然而它與苯酚體系相比較能提高線型酚醛樹 脂的聚合度,因此ECN比EPN的軟化點高,固化物的性能更優越。這一特性使ECN被大量用作集 成電路(IC)和各種電子電路、電子元件的封裝材料。隨著IC的高度集成化,配線更加微細化, 因此除嚴格要求ECN的耐熱性和耐濕性外,還要求嚴格控制總合氯量到極微量,以盡量減少對配 線的腐蝕作用。國產鄰甲酚甲醛環氧樹脂已有總含氯量V0.05%的品種,其性能已達到國外先進 水平。平均相對分子質量的

37、大小決定了 ECN的熔融黏度、反應活性以及固化物的性能。隨著相對分 子質量的增加,軟化點升高,熔融黏度增大,反應速度加快,固化物玻璃化溫度Tg提高。當Mn 從400增加到1000時,Tg升高較大,約為80C。但是熔體的流動性減小了,彎曲強度降低了。 因此在實際應用時應加以綜合考慮。線型酚醛環氧樹脂的軟化點一般不大于80C,否則樹脂在 溶劑中的溶解性變差,熔融黏度變大,給使用帶來諸多不便。3、間苯二酚甲醛環氧樹脂間苯二酚與甲醛在草酸催化下縮合成低相對分子質量的間苯二酚甲醛樹脂后,再在NaOH作 用下與環氧氯丙烷反應制得間苯二酚甲醛四縮水甘油醚環氧樹脂。國產型號為F-76環氧樹脂(天津合成材料工業

38、研究所、南通化工二廠產)。橙黃色粘稠液 體,環氧當量130137g/mol。環氧值0730.77 mol/100g,黏度(75C) 2.02.7Pas。該 樹脂的特點是具有較高的活性,固化物的耐熱性、耐腐蝕性及電性能優良。可用作耐高溫澆注料、 膠粘劑、涂料及復合材料。也可用作其他環氧樹脂的改性劑。4、其他多酚型縮水甘油醚環氧樹脂1,1,2,2一四(對羥基苯基)乙烷四縮水甘油醚環氧樹脂簡稱四酚基乙烷四縮水甘油醚環氧 樹脂。國產型號為四酚基乙烷四縮水甘油醚103l(天津合成材料工業研究所)。環氧值0.45 0.50mol/100g,軟化點80C,分子中平均官能度3.23.5。具有較高的熱變形溫度和

39、良好的化 學穩定性。用DDS固化后在250C時剪切強度可達10MPa,而雙酚A型環氧樹脂在同樣條件下剪 切強度接近零。它與碳纖維、芳綸纖維制成的高性能復合材料已用于宇航工業。還可用于印刷電 路板、封裝材料和粉末涂料等。三酚基甲烷三縮水甘油醚環氧樹脂為紅色固體。軟化點7278C,環氧值0.32。固化物的 熱變形溫度可達260C以上,有良好的韌性和濕熱強度,可耐長期高溫氧化。該樹脂可單獨使用。 也可對通用型環氧樹脂共混改性。用作高性能復合材料、封裝材料等。均苯三酚三縮水甘油醚環氧樹脂由均苯三酚與環氧氯丙烷在芐基三甲基漠化銨催化下進行 加成反應,其生成物再與甲醇鈉反應,脫HCl閉環形成該樹脂。均苯三

40、酚環氧樹脂為琥珀色固體,軟化點8894C,環氧值為0.58。由于苯環的吸電子效 應,提高了環氧基的反應活性,尤以均苯三酚環氧樹脂的反應活性最高。例如用1,4-環己烷二 甲胺固化,反應速度比雙酚A型環氧樹脂高出10倍。但在部分交聯后,由于交聯密度高,限制 了分子鏈的運動,影響進一步的固化反應,實際反應程度比間苯二酚型及雙酚A型環氧樹脂低。雙酚A型環氧樹脂的合成1、合成原理雙酚A型環氧樹脂是由二酚基丙烷(雙酚A)和環氧氯丙烷在堿性催化劑(通常用NaOH)作用下 縮聚而成。其反應歷程的說法不一,尚無定論,本書不作探討。但是,大體上說來,在合成過程 中主要的反應可能如下:在堿催化下,雙酚A的羥基與環氧

41、氯丙烷的環氧基反應,生成端基為氯化羥基的化合 物-開環反應。氯化羥基與NaOH反應,脫HCl再形成環氧基-閉環反應。新生成的環氧基與雙酚A的羥基反應生成端羥基化合物-開環反應。端羥基化合物與環氧氯丙烷反應生成端氯化羥基化合物-開環反應。生成的氯化羥基與NaOH反應,脫HCl再生成環氧基-閉環反應。在環氧氯丙烷過量情況下,繼續不斷地進行上述開環-開環-閉環反應,最終即可得到二端基 為環氧基的雙酚A型環氧樹脂。上述反應是縮聚過程中的主要反應。此外還可能有一些不希望有的副反應,如環氧基的水解 反映、文化反應、酚羥基與環氧基的反常加成反應等。若能嚴格控制合適的反應條件(如投料配 比,NaOH用量、濃度

42、及投料方式,反應溫度,加料順序、含水量等),即可將副反應控制到最低 限度。從而能獲得預定相對分子質量的、端基為環氧基的線型環氧樹脂。調節雙酚A和環氧氯丙烷的用量比,可以制得平均相對分子質量不同的環氧樹脂。按照平均 相對分子質量的大小可將雙酚A型環氧樹脂分為:液態雙酚A型環氧樹脂(低相對分子質量環氧樹脂、軟樹脂)。平均相對分子質量較低,平均 聚合度 n = 01.8。當 n = 0l 時,室溫下為液體,如 EP0144l-310(E-51),EP0l451-310(E-44), EP01551-310(E-42)等。當n = 11.8時為半固體,軟化點V55C,如E-3l。固態雙酚A型環氧樹脂。

43、平均相對分子質量較高。n = 1.819。當n = 1.85時為中等相對 分子質量環氧樹脂。軟化點為5595C。如EP0l661-310(E-20),EP01617-310(E-12)等。當n 5時為高相對分子質量環氧樹脂。軟化點100C。如EP0l68l-410(E-06),EP0l69l-410(E-03) 等。通常環氧樹脂的n = 019,其相對分子質量100,就具有高聚物 的性能。這樣的樹脂專門命名為苯氧基樹脂(phenoxyesin),以區別于一般的環氧樹脂。苯氧基 樹脂的相對分子質量較大,通常為34萬,環氧基含量非常少。實際上它是一種熱塑性高聚物, 其最終的使用性能沒有必要通過環氧

44、基的固化來提供。然而它含有大量仲羥基,可用作化學改性 點和交聯點。例如可與異氤酸酯或三聚氤胺一甲醛樹脂進行反應。2、合成方法(1)液態雙酚A型環氧樹脂的合成方法歸納起來大致有兩種:一步法和二步法。一步法又可 分為一次加堿法和二次加堿法。二步法又可分為間歇法和連續法。一步法工藝是把雙酚A和環氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚,即開環和閉環反應在同一反 應條件下進行的。目前國內產量最大的E-44環氧樹脂就是采用一步法工藝合成的。二步法工藝是雙酚A和環氧氯丙烷在催化劑(如季銨鹽)作用下,第一步通過加成反應生成二 酚基丙烷氯醇醚中間體,第二步在NaOH存在下進行閉環反應,生成環氧樹脂。二步法的優點是:

45、反應時間短;操作穩定,溫度波動小,易于控制;加堿時間短,可避免環氧氯丙烷大量水解;產 品質量好而且穩定,產率高。國產E-51、E-54環氧樹脂就是采用二步法工藝合成的。(2)固態雙酚A型環氧樹脂的合成方法大體上也可分為兩種:一步法和二步法。一步法又可 分為水洗法、溶劑萃取法和溶劑法。二步法又可分為本體聚合法和催化聚合法。一步法(國外稱Taffy法)工藝是將雙酚A與環氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚反應,用于 制造中等相對分子質量的固態環氧樹脂。國內生產的E-20、E-14、E-12等環氧樹脂基本上均采 用此法。其中水洗法是先將雙酚A溶于10%的NaOH水溶液中,在一定溫度下一次性迅速加入環 氧

46、氯丙烷使之反應,控溫。反應完畢后靜置,除去上層堿水后用沸水洗滌十幾次,除去樹脂中的 殘堿及副產物鹽類。然后脫水得到成品。溶劑萃取法與水洗法基本相同,只是在后處理工序中在 除去上層堿水后,加入有機溶劑萃取樹脂。能明顯改善洗滌效果(洗34次即可)。然后再經水 洗、過濾、脫溶劑即得到成品。此法產品雜質少,樹脂透明度好,國內生產廠多采用之。溶劑法 是先將雙酚A、環氧氯丙烷和有機溶劑投入反應釜中攪拌、加熱溶解。然后在5075C滴加NaOH 水溶液,使其反應(也可先加入催化劑進行開環醚化,然后再加入NaOH溶液進行脫HCl閉環反應)。 到達反應終點后再加入大量有機溶劑進行萃取,再經水洗、過濾、脫溶劑即得成

47、品。此法反應溫 度易控制,成品樹脂透明度好,雜質少,收率高。關鍵是溶劑的選擇。二步法(國外稱advancment法)工藝是將低相對分子質量液態E型環氧樹脂和雙酚A加熱溶 解后,在高溫或催化劑作用下進行加成反應,不斷擴鏈,最后形成高相對分子質量的固態環氧樹 脂,如E-10、E-06、E-03等都采用此方法合成。二步法工藝國內有兩種方法。其中本體聚合法 是將液態雙酚A型環氧樹脂和雙酚A在反應釜中先加熱溶解后,再在200C高溫反應2h即可得 到產品。此法是在高溫進行反應,所以副反應多,生成物中有支鏈結構。不僅環氧值偏低,而且 溶解性很差,甚至反應中會凝鍋。催化聚合法是將液態雙酚A型環氧樹脂和雙酚A在

48、反應釜中加 熱至80120C使其溶解,然后加入催化劑使之發生反應,讓其放熱自然升溫。放熱完畢冷至 150170C反應1. 5h,經過濾即得成品。一步法合成時,反應是在水中呈乳狀液進行的。在制備高相對分子質量樹脂時,后處理較困 難。制得的樹脂相對分子質量分布較寬,有機氯含量高。不易得到環氧值高、軟化點亦高的產品, 以適應粉末涂料的要求。而二步法合成時,反應呈均相進行,鏈增長反應較平穩,因而制得的樹 脂相對分子質量分布較窄,有機氯含量較低,環氧值和軟化點可通過配比和反應溫度來控制和調 節。具有工藝簡單、操作方便、設備少、工時短、無三廢、一次反應即可、產品質量易控制和調 節等優點,因此日益受到重視。

49、3、結構與性能特點在環氧樹脂的各個應用領域中,其最終的使用性能是由環氧樹脂固化物提供的。環氧樹脂固 化物的士性能取決于固化物的分子結構。而固化物的分子結構及其形成則取決與環氧樹脂的結構 及性能、固化劑的結構及性能、添加劑的結構及性能,以及環氧樹脂的固化歷程。這里,先就雙 酚A型環氧樹脂的結構對環氧樹脂及其固化物性能的影響作一些介紹。(1)雙酚A型環氧樹脂的大分子結構具有以下特征:1)大分子的兩端是反應能力很強的環氧基。2)分子主鏈上有許多醚鍵,是一種線型聚醚結構。3)n值較大的樹脂分子鏈上有規律地、相距較遠地出現許多仲羥基,可以看成是一種長鏈多 元醇。4)主鏈上還有大量苯環、次甲基和異丙基。(

50、2)雙酚A型環氧樹脂的各結構單元賦予樹脂以下功能:環氧基和羥基賦予樹脂反應性,使 樹脂固化物具有很強的內聚力和粘接力。醚健和羥基是極性基團,有助于提高浸潤性和粘附力。 醚健和C-C鍵使大分子具有柔順性。苯環賦予聚合物以耐熱性和剛性。異丙基也賦與大分子一定 的剛性。-C-O-鍵的鍵能高,從而提高了耐堿性。所以,雙酚A型環氧樹脂的分子結構決定了它 的性能具有以下特點:1)是熱塑性樹脂,但具有熱固性,能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能優異的固 化物,幾乎能滿足各種使用要求。2)樹脂的工藝性好。固化時基本上不產生小分子揮發物,可低壓成型。能溶于多種溶劑。3)固化物有很高的強度和粘接強度。4)固

51、化物有較高的耐腐蝕性和電性能。5)固化物有一定的韌性和耐熱性。6)主要缺點是:耐熱性和韌性不高,耐濕熱性和耐候性差。雙酚A型環氧樹脂的結構與性能特點環氧樹脂的各個應用領域中,其最終的使用性能是由環氧樹脂固化物提供的。環氧樹脂固 化物的士性能取決于固化物的分子結構。而固化物的分子結構及其形成則取決與環氧樹脂的結構 及性能、固化劑的結構及性能、添加劑的結構及性能,以及環氧樹脂的固化歷程。這里,先就雙 酚A型環氧樹脂的結構對環氧樹脂及其固化物性能的影響作一些介紹。(1)雙酚A型環氧樹脂的大分子結構具有以下特征:1)大分子的兩端是反應能力很強的環氧基。2)分子主鏈上有許多醚鍵,是一種線型聚醚結構。3)

52、n值較大的樹脂分子鏈上有規律地、相距較遠地出現許多仲羥基,可以看成是一種長鏈多 元醇。4)主鏈上還有大量苯環、次甲基和異丙基。(2)雙酚A型環氧樹脂的各結構單元賦予樹脂以下功能:環氧基和羥基賦予樹脂反應性,使 樹脂固化物具有很強的內聚力和粘接力。醚健和羥基是極性基團,有助于提高浸潤性和粘附力。 醚健和C-C鍵使大分子具有柔順性。苯環賦予聚合物以耐熱性和剛性。異丙基也賦與大分子一定 的剛性。-C-O-鍵的鍵能高,從而提高了耐堿性。所以,雙酚A型環氧樹脂的分子結構決定了它 的性能具有以下特點:1)是熱塑性樹脂,但具有熱固性,能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能優異的固 化物,幾乎能滿足各種使

53、用要求。2)樹脂的工藝性好。固化時基本上不產生小分子揮發物,可低壓成型。能溶于多種溶劑。3)固化物有很高的強度和粘接強度。4)固化物有較高的耐腐蝕性和電性能。5)固化物有一定的韌性和耐熱性。6)主要缺點是:耐熱性和韌性不高,耐濕熱性和耐候性差。雙酚A型環氧樹脂的質量分析和質量標準要得到高質量的環氧樹脂,首先應了解影響樹脂質量的主要因素是什么?影響的程度如何? 并給以量化和標準化,從而保證獲得高質量的、性能穩定的樹脂及其固化物。環氧樹脂的性能是 由平均相對分子質量及相對分子質量分布、化學性質(環氧基含量、羥基含量、異質端基結構及 其含量等)、物理性質(粘度、軟化點、溶解性等)來確定的。少量的雜質

54、(水、NaCl、游離酚、溶 劑、環氧氯丙烷高沸物等)對樹脂的質量也有很大的影響。平均相對分子質量和相對分子質量分布雙酚A型環氧樹脂如同其它聚合物一樣,不是單一相對分子質量的化合物,而是含有不同聚 合度的同系分子的混合物。因此,不僅平均相對分子質量的大小對樹脂的性能有很大的影響,而 且相對分子質量分布的寬窄對樹脂的性能也有很大的影響。對雙酚A型環氧樹脂而言,平均相對 分子質量的大小決定了樹脂的環氧基含量、羥基含量、樹脂的粘度、軟化點及溶解性等性能,并 對固化工藝、固化物的性能以及樹脂的應用領域等都有很大的影響。例如相對分子質量低的樹脂 能溶于脂肪族和芳香族溶劑,而相對分子質量高的樹脂只能溶于酮類

55、和酯類等強溶劑中。相對分 子質量分布會影響環氧樹脂的結晶性、粘度、軟化點等性能。例如平均相對分子質量相同而相對 分子質量分布較寬的樹脂,其軟化點就偏低。因此,平均相對分子質量和相對分子質量分布是環 氧樹脂的一個重要性能。環氧基的含量反應活性極大的環氧基是環氧樹脂的最重要的官能團。環氧基的含量直接關系到固化物交聯 密度的大小。從而成為影響固化物性能的主要因素之一。因此,在合成環氧樹脂時,環氧基的含 量是控制和鑒定環氧樹脂質量的主要手段之一。在應用環氧樹脂時,環氧基的含量是環氧樹脂固 化體系配方設計(選材及配比)的主要依據之一。環氧基含量的表示方法通常有三種;環氧當量-定義為含lmol環氧基的環氧

56、樹脂的質量(g),單位為g/molo環氧值-定義為100g環氧樹脂中所含環氧基的物質的量,單位為mol/100g。環氧基的質量分數-定義為100g環氧樹脂中所含環氧基的質量(g),單位為。三者的換算關系為:環氧當量=100/環氧值=43/環氧基的質量分數對未支化的、端基為環氧基的雙酚A型環氧樹脂,可按環氧基的含量大致估算其平均相對分 子質量。平均相對分子質量Q2X環氧當量(3 )羥基含量當雙酚A型環氧樹脂的聚合度n0時,在樹脂的分子中就含有仲羥基。n愈大,平均相對 分子質量就愈大,羥基含量也愈高。羥基對環氧樹脂的固化影響很大。它能促進伯胺與環氧樹脂 的固化反應,能使酸酐開環與環氧基反應,所以羥

57、基含量愈高,則凝膠時間愈短。在有些應用場 合下需要知道環氧樹脂的羥基含量來控制固化工藝。仲羥基在環氧樹脂與金屬等的粘接中起著重 要的作用。仲羥基也是環氧樹脂的活性反應點,在聚合物的改性、擴鏈及交聯等應用上也起著重 要的作用。羥基含量的表示方法通常有:羥基當量-定義為含1mol羥基的樹脂的質量(g),單位為g/molo羥值-定義為100g環氧樹脂中羥基的物質的量,單位為mol/100g。從分子結構可知,平均相對分子質量為M的雙酚A型環氧樹脂其平均聚合度為n時,則該樹 脂具有n個羥基。所以可用羥基含量大致估算平均相對分子質量。它們之間的關系(理論值)如 下:羥值 = (n/M)X100n=(M-3

58、40)/284.羥值=0.352-(120/M)環氧值= (2/M)X100羥值-0.352-0.60X:環氧值(4)黏度和軟化點在調配環氧樹脂膠液時,黏度是十分重要的使用性質,對操作性、脫泡性等有很大影響。在 用作澆注和灌封材料、液體膠黏劑和液體涂料、預浸料等時,黏度是一個至關重要的性能。液態 雙酚A型環氧樹脂自身的粘度及固態雙酚A型環氧樹脂一定濃度溶液的黏度都隨平均相對分子質 量的增加而增大,并隨相對分子質量分布(即分散性)的減小而降低。例如工業生產的平均相對分 子質量最低(環氧當量= 190,其中n = 0的組份占87%88%)的雙酚A型環氧樹脂的黏度為10 14Pas,而經提純后不含高

59、相對分子質量組份的環氧樹脂的黏度僅為3Pas。環氧樹脂的黏度 對溫度的敏感性很大,溫度不大的改變會引起黏度的很大變化。此效應在wgkq用環氧樹脂膠液 時是很重要的。雙酚A型環氧樹脂是由聚合度不同的同系化合物組成的。所以它沒有明確的熔點,只有一個 熔融溫度范圍,稱為軟化點。固態雙酚A型環氧樹脂的軟化點和熔融黏度在粉末涂料等應用中非 常重要。軟化點和熔融黏度受平均相對分子質量和相對分子質量分布的支配。熔融黏度隨溫度的 升高迅速下降。顯然,粘度和軟化點在一定程度上反應出平均相對分子質量和相對分子質量分布的大小。(5)氯含量雙酚A型環氧樹脂中的氯通常以三種形式存在,即活性氯(易皂化氯)、非活性氯和無機

60、氯。 前二者是有機氯。它們的生成及對樹脂性能的影響已在環氧樹脂的異質端基一節中作過介紹。無 機氯主要是在合成樹脂時縮合反應產生的大量NaCl,雖經水洗去鹽,但仍可能殘留微量NaCl。 無機氯對室溫電性能的影響非常明顯,必須加以限制。通常用無機氯含量來衡量后處理工藝;用 有機氯含量來衡量樹脂合成反應情況。(6 )雜質含量在生產過程中不可避免地會在樹脂中殘留少量雜質,如水、有機溶劑、NaCl、游離酚、環氧 氯丙烷高沸物等。這些雜質對環氧樹脂的電性能、色澤、貯存性以及固化物的性能影響極大。水和溶劑雖在環氧樹脂生產的最后高溫真空脫溶劑及水工序中已被脫除,但是總會或多或少 地有微量殘留下來。在存放過程中

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