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总体概况
详细介绍
环氧树脂为含一个以上环氧基团的聚合物。R或R'或二者皆为六元脂肪环时称为脂肪环氧树脂。当R或R'为不饱和脂肪酸时(油酸)称环氧化油。当R=H,R'为多元酸时,则称缩水甘油酯型环氧树脂。当R=H,R'为多元羟基苯酚时,则称缩水甘油醚型环氧树脂,最常用的双酚A型环氧树脂就属于这一类。根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类:缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂。
缩水甘油醚型环氧树脂包括:酚类缩水甘油醚、醇类缩水甘油醚。酚类缩水甘油醚型环氧树脂由含酚羟基化合物与环氧氯丙烷反应制得。常用有双酚型和酚醛型,其中双酚A缩水甘油醚型环氧树脂是由双酚A与环氧氯丙烷在碱性催化剂作用下缩聚而成。其原料来源广,成本低,用途最广,产量最大,约占全部环氧树脂产量的80%以上。双酚型环氧树脂通式如下。
双酚A型环氧树脂的大分子结构特征如下:
(1) 大分子两端是反应能力很强的环氧基,主链上是反应能力很强的羟基。环氧基和羟基赋予树脂反应性,使树脂固化物具有很强的内聚力和粘接力。
(2) 大分子中有极性基团醚键和羟基。有助于提高浸润性和黏附力。
(3) 醚键使大分子具有柔顺性。增加了树脂的韧性和耐腐蚀性。
(4)苯环赋予树脂耐热性和刚性。
(5) n表示聚合度,n值越大,分子链越长,分子量越大,羟基越多,n一般在0~14之间,分子量约为350~30000之间。双酚A型环氧树脂随分子量而有规律性的变化,其理化性能的变化如下:
分子量 |
软化点 |
环氧值 |
羟值含量 |
固化物柔韧性 |
固化温度 |
状态 |
小 |
|
|
|
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室温 |
液体 |
↓ |
↓ |
↑ |
↓ |
↓ |
↓ |
↓ |
大 |
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|
|
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高温 |
固体 |
酚醛型环氧树脂由热塑性酚醛树脂的初期缩合物与环氧氯丙烷反应制得。分子结构中环氧基含量多,因而固化物交联密度大,力学性能和耐热性能高。
一般来说,双酚A型环氧树脂,其分子中的双酚A骨架提供强韧性和耐热性,亚甲基链赋予柔软性,醚键赋予耐化学药品性,羟基赋予反应性和粘接性。双酚F型环氧树脂与双酚A型环氧树脂性质相似,只不过其黏度比双酚A型环氧树脂低得多,适合作无溶剂涂料。双酚S型环氧树脂也与双酚型A型环氧树脂相似,其黏度比双酚A型环氧树脂略高,其最大的特点是固化物具有比双酚A型环氧树脂固化物更高的热变型温度和更好的耐热性能。氢化双酚A型环氧树脂的特点是树脂的黏度非常低,但凝胶时间比双酚A型环氧树脂凝胶时间长两倍多,其固化物的最大特点是耐候性好,可用于耐候性的防腐蚀涂料。酚醛环氧树脂主要包括苯酚线性酚醛环氧树脂和邻甲酚线性酚醛环氧树脂,其特点是每分子的环氧官能度大于2,可使涂料的交联密度大,固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐热性比双酚A型环氧树脂好,但漆膜较脆,附着力稍低,且常常需要较高的固化温度,常用作集成电路和电子电路、电子元器件的封装材料。溴化环氧树脂因分子中含有阻燃元素,因此其阻燃性能高,可作为阻燃型环氧树脂使用,常用于印刷电路板、层压板等。脂环族环氧树脂因为其环氧基直接连在脂环上,因此其固化物比缩水甘油型环氧树脂固化物更稳定,表现在良好的热稳定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低,缺点是固化物的韧性较差,这类树脂主要用作防紫外线老化涂料。
表1 双酚(HO-B-OH)结构与环氧树脂特点