环氧树脂是一种高分子聚合物,分子式为(C11H12O3)n,是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量加大,品种全,而且新的改性品种仍在不断增加,质量正在不断提高。
环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料,在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。
环氧树脂已经被广泛的应用接着、涂料、复合材料、电子、电机等领域,它有三个主要的优点:
1、环氧树脂的硬化收缩率很低,尺寸稳定性很好。
2、环氧树脂的化学性质很稳定,不受普通酸碱、化学药品、工业溶剂的侵蚀与破坏。
3、环氧树脂对许多材料均有优异的接着力,本身又有高强度的机械性质,能够承受长期的环境应力,具有高度的可信赖性。
事实上,环氧树脂较大的优点是它的可变化性,通过组成配方的调整,它可以快速固化,也可以放很久都不反应,它可以变成硬梆梆的灌胶,也可以做成弹性十足的软胶。
环氧树脂增韧改性方法
环氧树脂(EP)是一种非常重要的热固性树脂,其由EP低聚物与固化剂反应形成,通常按化学结构和EP基的结合方式大体上分为5大类:缩水甘油胺类、缩水甘油酯类、缩水甘油醚类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物。
因纯EP中大量存在EP基团,固化后结构的化学交联密度高,分子链柔顺性低、内应力大,导致EP固化物质脆性较大,耐冲击性和抗疲劳耐久性较差,限制了其在一些对耐久性和可靠性要求较高的高技术领域的应用与发展。因此,保持EP优异性能的同时,对EP增韧改性是很有必要的。
目前,业内主要有3种途径来增韧改性EP。
(1)将橡胶弹性体、核壳聚合物、热塑性树脂(TP)、热致性液晶聚合物(TLCP)和纳米粒子等加入到EP基体中形成微观相分离或均相结构;
(2)将TP在EP三维交联网络中连续贯穿形成互穿网络结构来进行增韧;
(3)通过调节EP的微观结构,如在三维交联网络中引入柔性更好的链段,以改善其分子柔顺性,或引入微观相分离结构,增强分子链段的变形协同性,实现增韧。
环氧树脂在涂料领域的应用
环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例,它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性:(1) 耐化学品性优良,尤其是耐碱性;(2) 漆膜附着力强,特别是对金属;(3) 具有较好的耐热性和电绝缘性;(4) 漆膜保色性较好。
但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差,漆膜在户外易粉化失光又欠丰满,不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆,但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。
应用于汽车:底盘底漆、部件漆,槽车内壁涂料
应用于容器:食品罐内、外壁涂料,贮槽内外壁防腐涂料,压力罐防腐
应用于工厂设备:设备、管道防腐涂料,冰箱、洗衣机外层涂料,电器设备绝缘涂料
应用于土建:桥梁防腐涂料,钢结构防腐涂料,水坭制品防渗涂料,地坪涂料,装饰涂料,功能涂料、钢丝网水泥闸门
应用于船舶:底货仓内壁涂料,海上集装箱涂料,钢铁部件防腐涂料
环氧树脂在复合材料领域
环氧工程塑料主要包括用于高压成型的环氧模塑料和环氧层压塑料,以及环氧泡沫塑料。环氧工程塑料也可以看作是一种广义的环氧复合材料。环氧复合材料主要有环氧玻璃钢(通用型复合材料)和环氧结构复合材料,如拉挤成型的环氧型材、缠绕成型的中空回转体制品和高性能复合材料。环氧复合材料是化工及航空、航天、军工等高技术领域的一种重要的结构材料和功能材料。
环氧树脂工程塑料主要用于要求强度高、冲击韧性好、具有一定耐热性等综合性能的工程塑料零部件。如火箭尾翼片、穿甲弹弹托、声纳鳍板等。还用作功能性塑料,如电子元件的塑封材料、水润滑塑料轴承等;高性能环氧复合材料主要用作飞机、卫星、航天器等的结构件,固体火箭发动机壳体,以及体育用品如球拍、球捧、钓鱼杆、赛艇等。
应用于汽车:玻璃钢车壳,玻璃钢地板,玻璃钢槽车,控制系统仪器仪表电器零部件,显示器,汽车干式点火线圈,玻璃钢部件、防滑粒方向盘套、环氧树脂局部加强材料;
应用于体育用品:玻璃钢an全帽,球拍,高尔夫球杆,钓鱼杆,保龄球,雪撬,冲浪板,玻璃钢赛艇、帆船、赛车、躺椅、曲棍球杆;
应用于其它:飞机机身、直升机螺旋叶片,风力发电机叶片,医学仪器、手术刀柄,心脏起搏器、工艺品 珠宝、阀门密封件、水工建筑工程、场致发光屏、混凝土抗磨层、保温材料、动物模型、航天飞行器、船用尾轴、舵轴、化学木材、塔身加固、磁悬浮列车轨道、太阳能电池乐器、环氧装饰品、玻璃钢帐篷杆具、刀柄、窗户、家具、泵、拐杖、显卡、红外滤光器、数字显示器、矩阵辐射器、发光二极管与光电二极管、实验室台面、仿真树、预制磨石 道路桥梁路面等。
环氧树脂胶黏剂
环氧树脂胶粘剂是一类由环氧树脂基料、固化剂、稀释剂、促进剂和填料配制而成的工程胶粘剂。由于其粘接性能好、功能性好、价格比较低廉、粘接工艺简便,所以近几十年来已成为飞机、导弹、火箭、伟星、飞船、汽车、舰艇、机械、电子、土木建筑等领域不可缺少的材料。
环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外,对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜;非金属材料如玻璃、木材、混凝土等;以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能,环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。
土木建筑用环氧树脂胶粘剂顺应了现代土木建筑发展的总趋势,所以近十几年来发展迅速; 环氧胶粘剂在航空。航天工业中已有大量应用,主要用于制造蜂窝夹层结构、全胶接钣金结构、复合金属结构和金属-聚合物复合材料的复合结构,其应用已成为整个飞机设计的基础之一。
环氧胶粘剂在电器工业中应用有:电动机槽契刚棒间的绝缘固定、变压器中硅钢片之间的粘接、电子加速器的铁心及长距离输送的三相电流的位相器的粘接等。
目前,环氧树脂胶粘剂因其综合性能优良,特别是绝缘性能突出,已更广泛地应用于电子,电气领域。但是在电子,电气领域以及结构胶领域为代表的应用方面,市场上提出了更加严格的要求,而且还提出了速固化、油面粘接等要求,因此环氧树脂胶粘剂须不断的改性,才能不断发展,满足各个方面的应用要求。