文档介绍：第七章环氧树脂
第一节概述
第二节环氧树脂分类
第三节环氧树脂的性质与特性指标
第四节环氧树脂的固化剂及固化反应
第五节环氧树脂的合成
第六节新型环氧树脂固化剂的合成
第七节环氧树脂的改性
第八节水性环氧树脂
第九节环氧树脂的应用
第十节结语
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第一节概述
环氧树脂(Epoxy Resin)是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称,是一类重要的热固性树脂。环氧树脂既包括环氧基的低聚物,也包括含环氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体,广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。
一、环氧树脂及其固化物的性能特点
(1) 力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。
(2) 附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团,赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。
(3) 固化收缩率小。一般为1%~2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%~10%;不饱和聚酯树脂为4%~6%;有机硅树脂为4%~8%)。线胀系数也很小,一般为6×10-5/℃。所以固化后体积变化不大。
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(4) 工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物,所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。
(5) 优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。
(6) 稳定性好,抗化学药品性优良。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温),其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆,又因环氧树脂固化物呈三维网状结构,又能耐油类等的浸渍,大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。
(7) 环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。
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环氧树脂也存在一些缺点,比如耐候性差,环氧树脂中一般含有芳香醚键,固化物经日光照射后易降解断链,所以通常的双酚A型环氧树脂固化物在户外日晒,易失去光泽,逐渐粉化,因此不宜用作户外的面漆。另外,环氧树脂低温固化性能差,一般需在10℃以上固化,在10℃以下则固化缓慢,对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便。
二、环氧树脂发展简史
环氧树脂的研究始于20世纪30年代。. Schlack发现用胺类化合物可使含有多个环氧基团的化合物聚合成高分子化合物,生成低收缩率的塑料,从而获得德国专利。稍后, Trey公司的Pierre Castan和美国Devoe & Raynolds公司的S. O. Greelee用双酚A和环氧氯丙烷经缩聚反应制得环氧树脂,用有机多元胺或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化,并具有优良的粘接性。不久,瑞士的Ciba公司、美国的Shell公司以及Dow Chemical公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发研究。进入20世纪50年代,在普通双酚A环氧树脂生产应用的同时,一些新型的环氧树脂相继问世。1960年前后,相继出现了热塑性酚醛环氧树脂、卤代环氧树脂、聚烯烃环氧树脂。
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中国研制环氧树脂始于1956年,在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海、无锡开始了工业化生产。20世纪60年代中期开始研究一些新型的脂环族环氧:酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等,到70年代末期中国已形成了从单体、树脂、辅助材料,从科研、生产到应用的完整的工业体系。近年来我国环氧树脂开发和应用研究发展迅速,产量不断增加,质量不断提高,新品种不断涌现,,预计到2010年将达到30万吨左右。
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第二节环氧树脂分类
环氧树脂种类较多,且新品种不断增多,因此到目前为此还没有一种较明确的分类方法。
一、按化学结构分类
按化学结构差异,环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类。
(1) 缩水甘油类环氧树脂
缩水甘油类环氧树脂可看成缩水甘油( )的衍生化合物。主要有缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油胺类3种。
①缩水甘油醚类
缩水甘油醚类环氧树脂是指分子中含缩水甘油醚的化合物,常见的主要有以下几种:
双酚A型环氧树脂(简称DGEBA树脂):是目前应用最广的环氧树脂,约占实际使用的