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環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料

環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料1環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂的定義環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn)

環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)

環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用

環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂的定義2一環(huán)氧樹(shù)脂的定義

環(huán)氧樹(shù)脂(EpoxyResin)是泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基,以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族有機(jī)化合物為骨骼并通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)能形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物(Oligomer)。該樹(shù)脂于1947年首先在美國(guó)投產(chǎn),20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始大量生產(chǎn),世界年產(chǎn)量已達(dá)十幾萬(wàn)噸。近年來(lái),EP的新品種不斷出現(xiàn),應(yīng)用方面也有很大進(jìn)展,是一個(gè)很有發(fā)展前途的合成材料。一環(huán)氧樹(shù)脂的定義環(huán)氧樹(shù)脂(EpoxyResin)是泛指3二環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn):

形式多樣各種樹(shù)脂、固化劑、改性體系可以適應(yīng)各種應(yīng)用對(duì)形式提出的要求,其范圍可以從極低的黏度直到高熔點(diǎn)固體。固化方便選用不同的固化劑,環(huán)氧樹(shù)脂體系可以在5~180℃的溫度范圍內(nèi)固化。黏附力強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂中固有的極性羥基和醚鍵的存在,使其對(duì)各種物質(zhì)具有很強(qiáng)的黏附力。而環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)收縮率低也有助于形成一種強(qiáng)韌的、內(nèi)應(yīng)力較小的黏合鍵。由于固化反應(yīng)沒(méi)有充分發(fā)揮副產(chǎn)物放出,所以在成型時(shí)不需要高壓或除去揮發(fā)性副產(chǎn)物所耗費(fèi)的時(shí)間,這就更進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂體系的黏結(jié)強(qiáng)度。二環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn):形式多樣各種樹(shù)脂、固化劑、改性4收縮率低環(huán)氧樹(shù)脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過(guò)直接加成來(lái)進(jìn)行的,沒(méi)有水或其他揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和酚醛樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂相比,在固化過(guò)程中顯示出很低的收縮率(小于2℅)。力學(xué)性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。電性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系在寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)具有良好的電性能。它們是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。收縮率低環(huán)氧樹(shù)脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過(guò)直接加成來(lái)進(jìn)行5耐酸堿等性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的耐堿性,耐酸性和耐溶劑性,像固化環(huán)氧樹(shù)脂體系的大部分性能一樣,耐酸堿等性能取決于所選用的樹(shù)脂和固化劑。尺寸穩(wěn)定性固化環(huán)氧樹(shù)脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。耐霉菌性固化環(huán)氧樹(shù)脂體系耐大多數(shù)霉菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。耐酸堿等性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的耐堿性,耐酸性6三環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)

環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)很多,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可分為五大類(lèi):

1、

縮水甘油醚類(lèi);2、縮水甘油酯類(lèi);

3、

縮水甘油胺類(lèi);

4、

線(xiàn)形脂肪族類(lèi);5、脂環(huán)族類(lèi)。上述1~3類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫原子的化合物如酚類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)羧酸類(lèi)、胺類(lèi)等縮聚而成。4類(lèi)和5類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂是由帶雙鍵的烯烴用過(guò)氧乙酸或在低溫下用過(guò)氧化氫進(jìn)行環(huán)氧化而制得。三環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)很多,根據(jù)分7工業(yè)上用量最的環(huán)氧樹(shù)脂品種是縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂,而其中又以二酚基丙烷(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A)與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的環(huán)氧樹(shù)脂(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂)為主。工業(yè)上用量最的環(huán)氧樹(shù)脂品種是縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂,而其中又以8I縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂是由含活潑氫的酚類(lèi)和醇類(lèi)與環(huán)氧氯丙烷縮聚二成的。典型結(jié)構(gòu)是二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂。二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂的原料a、二酚基丙烷二酚基丙烷(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A)的相對(duì)分子量是228,熔點(diǎn)153-159℃,易溶于丙酮及甲醇,可溶于乙醚,微溶于水及苯b、環(huán)氧氯丙烷環(huán)氧氯丙烷是無(wú)色透明液體,相對(duì)密度1.18,沸點(diǎn)116.2℃,光折率1.438。可溶于乙醚、乙醇、四氯化碳及苯中,微溶于水。I縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂是由含活潑氫的9雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的合成原理雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂以二酚基丙烷和環(huán)氧氯丙烷為主要原料,以氫氧化鈉為催化劑經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得。雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)反應(yīng)如下:

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的合成原理雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂以二酚基丙烷和環(huán)10影響控制反應(yīng)的因素二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比氫氧化鈉的用量與濃度的影響反應(yīng)溫度的影響加料順序的影響體系中水含量的影響影響控制反應(yīng)的因素二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比11二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比為了合成低相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂(n=0),雖然理論上環(huán)氧氯丙烷與二酚基丙烷的物質(zhì)的量比為2:1。但實(shí)際合成時(shí),二者的物質(zhì)的量比高達(dá)5:1,甚至10:1時(shí)才能得到預(yù)期相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂,這是由于在環(huán)氧氯丙烷過(guò)量較少的情況下,副反應(yīng)容易發(fā)生,結(jié)果得到高相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂。二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比為了合成低相對(duì)分子質(zhì)量12氫氧化鈉的用量與濃度的影響理論上為了是氯醇基團(tuán)的閉環(huán)反應(yīng)完全,氫氧化鈉應(yīng)與環(huán)氧氯丙烷等物質(zhì)的量比。然而,尤其是在合成低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí)環(huán)氧氯丙烷過(guò)量甚多,因此氫氧化鈉用量也常過(guò)量,過(guò)量程度隨環(huán)氧氯丙烷對(duì)二酚基丙烷用量增多而減小。氫氧化鈉一般配成10%-30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水溶液使用,堿的濃度會(huì)影響到樹(shù)脂的性能與收率。氫氧化鈉的用量與濃度的影響理論上為了是氯醇基團(tuán)的閉環(huán)13在濃堿介質(zhì)中環(huán)氧氯丙烷的活性大,脫氯化氫的作用比較迅速和完全,生成樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量也比較低,但副反應(yīng)加速,樹(shù)脂收率有所下降。因此在合成低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí)用30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的堿液,而合成高相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂是用10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的堿液。在濃堿介質(zhì)中環(huán)氧氯丙烷的活性大,脫氯化氫的作用比較迅速和完全14反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度一般控制較低(常低于90℃)。為了防止單體環(huán)氧氯丙烷及中間物環(huán)氧端基的水解反應(yīng),常控制起始的反應(yīng)溫度稍低(低于60℃),反應(yīng)到后期才逐漸升高溫度。反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度一般控制較低(常低于90℃)。15加料順序的影響在低相對(duì)分子質(zhì)量液體樹(shù)脂的合成過(guò)程中采用兩種單體的混合物中滴加堿液的加料方式,而在高相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂的合成過(guò)程中采用在二酚基丙烷與堿液混合物中再投入環(huán)氧氯丙烷的加料方式。采用后加堿法可使反應(yīng)一開(kāi)始就在環(huán)氧氯丙烷濃度較高的條件下進(jìn)行,因此制得的樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量較后加環(huán)氧氯丙烷的方式所制得的樹(shù)脂要小。一般低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用堿后加法,而高相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用后加環(huán)氧氯丙烷法合成。加料順序的影響在低相對(duì)分子質(zhì)量液體樹(shù)脂的合成過(guò)程中采16體系中水含量的影響已有報(bào)道,在制備低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí),為了得到較高的產(chǎn)率,在反應(yīng)體系中必須維持水的含量0.3%-2%之間。無(wú)水條件下反應(yīng)不能發(fā)生,而當(dāng)水含量大于2%時(shí),常會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生。體系中水含量的影響已有報(bào)道,在制備低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂17雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能及電性能

性能無(wú)填料玻璃纖維填料密度/(g/cm3)1.51.8~2.0伸長(zhǎng)率/(%)9.521.4拉伸強(qiáng)度/(N/cm2)21.5639.2缺口沖擊強(qiáng)度/(N.cm2)49~106.8278.4~147體積電阻/(Ω.cm)1.5×10133.08×1015擊穿強(qiáng)度/(Kv/mm)15.7~17.014.2介電損耗(50Hz)0.002~0.100—雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能及電性能性能無(wú)填料玻璃纖維填料密18II縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂和二酚基丙烷環(huán)氧樹(shù)脂比較,具有如下特點(diǎn);粘度低,使用工藝好;反映活性高;粘合力比通用環(huán)氧樹(shù)脂高,固化力學(xué)性能好;電絕緣性,尤其是耐漏電痕跡好;良好的耐超低溫性,在-196~-253℃超低溫下,仍具有比其它類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂高的黏結(jié)強(qiáng)度。II縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂和二酚基丙烷環(huán)氧19縮水甘油酯類(lèi)的合成方法有很多;羧酸酰氯-環(huán)氧丙醇法、羧酸-環(huán)氧氯丙烷法、羧酸鹽-環(huán)氧氯丙烷法等。由羧酸與環(huán)氧氯丙烷在催化劑的及堿存在下的反應(yīng)方程式如下:可用于制造縮水甘油酯的羧酸很多。但工業(yè)上用的較多的羧酸是間苯二甲酸,由此制得間苯二甲酸二縮水甘油酯。

縮水甘油酯類(lèi)的合成方法有很多;羧酸酰氯-環(huán)氧丙醇法、羧20III縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂可以由脂肪族類(lèi)或芳香族伯胺或仲胺和環(huán)氧氯丙烷合成。這類(lèi)樹(shù)脂的特點(diǎn)是多官能度、環(huán)氧當(dāng)量高、交聯(lián)密度大、耐熱性顯著提高。主要缺點(diǎn)是有一定的脆性。III縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂可以由脂肪21A、由對(duì)氨基苯酚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)可制得對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂(TGPAP),它的結(jié)構(gòu)式如下:

A、由對(duì)氨基苯酚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)可制得對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂(T22對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂是低粘度液體(0.55~0.85Pa.s,250℃),環(huán)氧當(dāng)量95~107g/mol。該樹(shù)脂固化活性非常高,用脂肪胺作固化劑時(shí)放出大量的熱,甚至使樹(shù)脂碳化;用芳香胺作固化劑時(shí)如果溫度太高或加有促進(jìn)劑時(shí)也會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象,因此,在使用TGPAP樹(shù)脂時(shí)應(yīng)特別注意其固化性能。TGPAP樹(shù)脂固化物具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。用TGPAP樹(shù)脂制得的復(fù)合材料具有耐燒蝕性能。該樹(shù)脂也可用作膠黏劑和高性能涂料。對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂是低粘度液體(0.55~0.85Pa23B、4,4’-二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂(TGDDM)

TGDDM樹(shù)脂由4,4’二氨基二苯甲烷與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得,其分子結(jié)構(gòu)如下:

B、4,4’-二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂(TGDDM)24當(dāng)TGDDM的環(huán)氧當(dāng)量為110g/mol時(shí),其黏度為3-6PA·s(50℃)。該樹(shù)脂是一種高性能復(fù)合材料的基體樹(shù)脂,具有優(yōu)良的耐熱性能,優(yōu)良的長(zhǎng)期耐高溫性能和機(jī)械強(qiáng)度保持率;優(yōu)良的耐化學(xué)和輻射穩(wěn)定性;并具有較低的固化收縮率。因此,用該樹(shù)脂制成的復(fù)合材料是一種耐高溫的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和耐高能輻射材料。TGDDM樹(shù)脂也用作高性能結(jié)構(gòu)膠黏劑。當(dāng)TGDDM的環(huán)氧當(dāng)量為110g/mol時(shí),其黏度為325四環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用

環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、電絕緣性能、耐藥品性和粘結(jié)性能,可以作為涂料、澆鑄料、模壓料、膠粘劑、層合材料,以直接或間接使用的形式,滲透到從日常生活用品到高新技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面。例如:飛機(jī)、航天器材中的復(fù)合材料;大規(guī)模集成電路的封裝材料;發(fā)電機(jī)的絕緣材料;鋼鐵、木材的涂料;機(jī)械、土木建筑用的膠粘劑;乃至食品罐頭內(nèi)壁涂層和金屬抗蝕電泳涂裝等都大量使用環(huán)氧樹(shù)脂。四環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、電絕緣性26環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料

環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料27環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂的定義環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn)

環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)

環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用

環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂的定義28一環(huán)氧樹(shù)脂的定義

環(huán)氧樹(shù)脂(EpoxyResin)是泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基,以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族有機(jī)化合物為骨骼并通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)能形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物(Oligomer)。該樹(shù)脂于1947年首先在美國(guó)投產(chǎn),20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始大量生產(chǎn),世界年產(chǎn)量已達(dá)十幾萬(wàn)噸。近年來(lái),EP的新品種不斷出現(xiàn),應(yīng)用方面也有很大進(jìn)展,是一個(gè)很有發(fā)展前途的合成材料。一環(huán)氧樹(shù)脂的定義環(huán)氧樹(shù)脂(EpoxyResin)是泛指29二環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn):

形式多樣各種樹(shù)脂、固化劑、改性體系可以適應(yīng)各種應(yīng)用對(duì)形式提出的要求,其范圍可以從極低的黏度直到高熔點(diǎn)固體。固化方便選用不同的固化劑,環(huán)氧樹(shù)脂體系可以在5~180℃的溫度范圍內(nèi)固化。黏附力強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂中固有的極性羥基和醚鍵的存在,使其對(duì)各種物質(zhì)具有很強(qiáng)的黏附力。而環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)收縮率低也有助于形成一種強(qiáng)韌的、內(nèi)應(yīng)力較小的黏合鍵。由于固化反應(yīng)沒(méi)有充分發(fā)揮副產(chǎn)物放出,所以在成型時(shí)不需要高壓或除去揮發(fā)性副產(chǎn)物所耗費(fèi)的時(shí)間,這就更進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂體系的黏結(jié)強(qiáng)度。二環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn):形式多樣各種樹(shù)脂、固化劑、改性30收縮率低環(huán)氧樹(shù)脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過(guò)直接加成來(lái)進(jìn)行的,沒(méi)有水或其他揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和酚醛樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂相比,在固化過(guò)程中顯示出很低的收縮率(小于2℅)。力學(xué)性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。電性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系在寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)具有良好的電性能。它們是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。收縮率低環(huán)氧樹(shù)脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過(guò)直接加成來(lái)進(jìn)行31耐酸堿等性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的耐堿性,耐酸性和耐溶劑性,像固化環(huán)氧樹(shù)脂體系的大部分性能一樣,耐酸堿等性能取決于所選用的樹(shù)脂和固化劑。尺寸穩(wěn)定性固化環(huán)氧樹(shù)脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。耐霉菌性固化環(huán)氧樹(shù)脂體系耐大多數(shù)霉菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。耐酸堿等性能固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的耐堿性,耐酸性32三環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)

環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)很多,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可分為五大類(lèi):

1、

縮水甘油醚類(lèi);2、縮水甘油酯類(lèi);

3、

縮水甘油胺類(lèi);

4、

線(xiàn)形脂肪族類(lèi);5、脂環(huán)族類(lèi)。上述1~3類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫原子的化合物如酚類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)羧酸類(lèi)、胺類(lèi)等縮聚而成。4類(lèi)和5類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂是由帶雙鍵的烯烴用過(guò)氧乙酸或在低溫下用過(guò)氧化氫進(jìn)行環(huán)氧化而制得。三環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)很多,根據(jù)分33工業(yè)上用量最的環(huán)氧樹(shù)脂品種是縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂,而其中又以二酚基丙烷(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A)與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的環(huán)氧樹(shù)脂(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂)為主。工業(yè)上用量最的環(huán)氧樹(shù)脂品種是縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂,而其中又以34I縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂是由含活潑氫的酚類(lèi)和醇類(lèi)與環(huán)氧氯丙烷縮聚二成的。典型結(jié)構(gòu)是二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂。二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂的原料a、二酚基丙烷二酚基丙烷(簡(jiǎn)稱(chēng)雙酚A)的相對(duì)分子量是228,熔點(diǎn)153-159℃,易溶于丙酮及甲醇,可溶于乙醚,微溶于水及苯b、環(huán)氧氯丙烷環(huán)氧氯丙烷是無(wú)色透明液體,相對(duì)密度1.18,沸點(diǎn)116.2℃,光折率1.438。可溶于乙醚、乙醇、四氯化碳及苯中,微溶于水。I縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂是由含活潑氫的35雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的合成原理雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂以二酚基丙烷和環(huán)氧氯丙烷為主要原料,以氫氧化鈉為催化劑經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得。雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)反應(yīng)如下:

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的合成原理雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂以二酚基丙烷和環(huán)36影響控制反應(yīng)的因素二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比氫氧化鈉的用量與濃度的影響反應(yīng)溫度的影響加料順序的影響體系中水含量的影響影響控制反應(yīng)的因素二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比37二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比為了合成低相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂(n=0),雖然理論上環(huán)氧氯丙烷與二酚基丙烷的物質(zhì)的量比為2:1。但實(shí)際合成時(shí),二者的物質(zhì)的量比高達(dá)5:1,甚至10:1時(shí)才能得到預(yù)期相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂,這是由于在環(huán)氧氯丙烷過(guò)量較少的情況下,副反應(yīng)容易發(fā)生,結(jié)果得到高相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂。二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷物質(zhì)的量比為了合成低相對(duì)分子質(zhì)量38氫氧化鈉的用量與濃度的影響理論上為了是氯醇基團(tuán)的閉環(huán)反應(yīng)完全,氫氧化鈉應(yīng)與環(huán)氧氯丙烷等物質(zhì)的量比。然而,尤其是在合成低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí)環(huán)氧氯丙烷過(guò)量甚多,因此氫氧化鈉用量也常過(guò)量,過(guò)量程度隨環(huán)氧氯丙烷對(duì)二酚基丙烷用量增多而減小。氫氧化鈉一般配成10%-30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水溶液使用,堿的濃度會(huì)影響到樹(shù)脂的性能與收率。氫氧化鈉的用量與濃度的影響理論上為了是氯醇基團(tuán)的閉環(huán)39在濃堿介質(zhì)中環(huán)氧氯丙烷的活性大,脫氯化氫的作用比較迅速和完全,生成樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量也比較低,但副反應(yīng)加速,樹(shù)脂收率有所下降。因此在合成低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí)用30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的堿液,而合成高相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂是用10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的堿液。在濃堿介質(zhì)中環(huán)氧氯丙烷的活性大,脫氯化氫的作用比較迅速和完全40反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度一般控制較低(常低于90℃)。為了防止單體環(huán)氧氯丙烷及中間物環(huán)氧端基的水解反應(yīng),常控制起始的反應(yīng)溫度稍低(低于60℃),反應(yīng)到后期才逐漸升高溫度。反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度一般控制較低(常低于90℃)。41加料順序的影響在低相對(duì)分子質(zhì)量液體樹(shù)脂的合成過(guò)程中采用兩種單體的混合物中滴加堿液的加料方式,而在高相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂的合成過(guò)程中采用在二酚基丙烷與堿液混合物中再投入環(huán)氧氯丙烷的加料方式。采用后加堿法可使反應(yīng)一開(kāi)始就在環(huán)氧氯丙烷濃度較高的條件下進(jìn)行,因此制得的樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量較后加環(huán)氧氯丙烷的方式所制得的樹(shù)脂要小。一般低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用堿后加法,而高相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用后加環(huán)氧氯丙烷法合成。加料順序的影響在低相對(duì)分子質(zhì)量液體樹(shù)脂的合成過(guò)程中采42體系中水含量的影響已有報(bào)道,在制備低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí),為了得到較高的產(chǎn)率,在反應(yīng)體系中必須維持水的含量0.3%-2%之間。無(wú)水條件下反應(yīng)不能發(fā)生,而當(dāng)水含量大于2%時(shí),常會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生。體系中水含量的影響已有報(bào)道,在制備低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂43雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能及電性能

性能無(wú)填料玻璃纖維填料密度/(g/cm3)1.51.8~2.0伸長(zhǎng)率/(%)9.521.4拉伸強(qiáng)度/(N/cm2)21.5639.2缺口沖擊強(qiáng)度/(N.cm2)49~106.8278.4~147體積電阻/(Ω.cm)1.5×10133.08×1015擊穿強(qiáng)度/(Kv/mm)15.7~17.014.2介電損耗(50Hz)0.002~0.100—雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能及電性能性能無(wú)填料玻璃纖維填料密44II縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂和二酚基丙烷環(huán)氧樹(shù)脂比較,具有如下特點(diǎn);粘度低,使用工藝好;反映活性高;粘合力比通用環(huán)氧樹(shù)脂高,固化力學(xué)性能好;電絕緣性,尤其是耐漏電痕跡好;良好的耐超低溫性,在-196~-253℃超低溫下,仍具有比其它類(lèi)型環(huán)氧樹(shù)脂高的黏結(jié)強(qiáng)度。II縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂和二酚基丙烷環(huán)氧45縮水甘油酯類(lèi)的合成方法有很多;羧酸酰氯-環(huán)氧丙醇法、羧酸-環(huán)氧氯丙烷法、羧酸鹽-環(huán)氧氯丙烷法等。由羧酸與環(huán)氧氯丙烷在催化劑的及堿存在下的反應(yīng)方程式如下:可用于制造縮水甘油酯的羧酸很多。但工業(yè)上用的較多的羧酸是間苯二甲酸,由此制得間苯二甲酸二縮水甘油酯。

縮水甘油酯類(lèi)的合成方法有很多;羧酸酰氯-環(huán)氧丙醇法、羧46III縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂

縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂可以由脂肪族類(lèi)或芳香族伯胺或仲胺和環(huán)氧氯丙烷合成。這類(lèi)樹(shù)脂的特點(diǎn)是多官能度、環(huán)氧當(dāng)量高、交聯(lián)密度大、耐熱性顯著提高。主要缺點(diǎn)是有一定的脆性。III縮水甘

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