第二章环氧树脂（EpoxyResin）.ppt

第二章 环氧树脂(Epoxy Resin) 2.1 引言 环氧树脂起始于1930年代，40年代后期开始工业化。可用作粘合剂、涂料、注塑料和纤维增强复合材料，广泛应用于机械、电机、化工、航空航天、船舶、汽车、建筑等工业部门。 环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。 环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 环氧树脂的发展史 1891年 德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。 1909年 俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。 1934年 Schlack用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚合制得了高分子聚合物。 1938年 瑞士的Pierre castan及美国的Greenlee所发表的多项专利都揭示了双酚A和环氧氯丙烷经缩聚发应能制得环氧树脂；用多元有机胺类或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘结性。 1947年 美国的DeVoe－Raynolds公司进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂的制造。不久，瑞士的CIBA公司，美国的Shell公司等都开始了环氧树脂的工业化。 20世纪50年代初期，环氧树脂在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的粘结等应用领域有了突破，于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展起来了。 2.1.1 环氧树脂具有的性能、特点： 1、形式多样 2、固化方便 3、粘附力强 4、收缩性低 5、力学性能 6、电性能 7、化学稳定性能 8、耐霉菌 环氧树脂的特性 （1）粘结强度高，粘结面广 环氧树脂的结构中具有羟基，醚键和活性极大的环氧基，它们使环氧树脂的分子和相邻界面产生电磁吸附或化学键，尤其是环氧基又能在固化剂作用下发生交联聚合反应生成三向网状结构的大分子，分子本身有了一定的内聚力。因此环氧树脂型胶粘剂粘结性特别强。除了聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯不能用其直接粘结外，对于绝大多数的金属和非金属都具有良好的粘结性，因此它有万能胶的美称。它与许多非金属材料（玻璃、陶瓷、木材）的粘结强度往往超过材料本身的强度，因此可用于许多受力结构件中，是结构型胶粘剂主要组成之一。 （2）收缩率低 环氧树脂的固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合，因此固化过程中不产生低分子物；环氧树脂本身具有仲羟基，再加上环氧基固化时派生的部分残留羟基，它们的氢键缔合作用使分子排列紧密，因此环氧树脂的固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一，一般为1％～2％。如果选用适当的填料可使收缩率降至0.2％左右。 环氧树脂固化收缩率低这一特性使加工制品尺寸稳定。内应力小，不易开裂。因此环氧树脂在浇铸成型加工中获得广泛的应用。 （3）稳定性好 环氧树脂只要不含有酸、碱、盐等杂质，是不易变质的。 固化后的环氧树脂主链是醚键和苯环、三向交联结构致密，因此它既耐酸、又耐碱及多种介质。性能优于酚醛树脂和聚酯树脂。 （4）优良的电绝缘性 固化后的环氧树脂吸水率低。 （6）良好的加工性 环氧树脂配方组分的灵活性、加工工艺和制品的性能的多样性是高分子材料中罕见的。 固化前的环氧树脂是热塑性的，低分子量呈液体，中、高分子量呈固体，加热可降低树脂地粘度。在树脂的软化点以上，环氧树脂和固化剂，其他助剂、填料有良好的混溶性。由于在固化过程中没有低分子物质放出，可以在常压下成型，不要求放气或变动压力，因此操作十分方便，不需要过分高的技术和设备。 2.1.4 环氧树脂的分类、型号及命名方法 分类和代号（51页） 型号 2.2 缩水甘油醚类环氧树脂 由含活泼氢的酚类和醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。 环氧氯丙烷的反应特性 环氧氯丙烷中活泼的环氧基团可以和许多试剂进行反应： 1）与胺类反应 2）与羟基反应 3）水解反应 4）与羧酸反应 5）聚合反应 1） 与胺类反应： 环氧氯丙烷可直接与胺类进行加成反应： 2） 与羟基反应 环氧氯丙烷可直接与酚类化合物进行加成反应 3） 水解反应 高温下与碱液接触，会逐步水解成甘油 在无机酸中能起水解反应，高温下即使酸度很低也会起水解反应。 浓盐水也会引起环氧氯丙烷水解，但反应是可逆的 4） 与羧酸反应 环氧氯丙