环氧树脂的性能特性及分类

[导读]:之前给大家整理另一些环氧树脂的介绍,相信大家肯定对环氧树脂有所了解,今天给大家介绍一下,环氧树脂的性能和特性及分类。 环氧树脂的性能和特性 1、 形式多样。各种树脂、固

  之前给大家整理另一些环氧树脂的介绍,相信大家肯定对环氧树脂有所了解,今天给大家介绍一下,环氧树脂的性能和特性及分类。

  环氧树脂的性能和特性

  1、 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求,其范围可 以从极低的粘度到高熔点固体。

  2、 固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在 0~180℃温度范围内固化。

  3、 粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。 环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。

  4、 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合 反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中 显示出很低的收缩性(小于 2%)。

  5、 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。

  6、 电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

  7、 化学稳定性。通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧 体系的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂,可以 使其具有特殊的化学稳定性能。

  8、 尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。

  9、 耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。

  分类 

       根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类: 1、 缩水甘油醚类环氧树脂 2、 缩水甘油酯类环氧树脂3、 缩水甘油胺类环氧树脂 4、 线型脂肪族类环氧树脂 5、 脂环族类环氧树脂

  复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基 丙烷型环氧树脂(简称双酚 A 型环氧树脂)为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。

  1、 缩水甘油醚类环氧树脂 缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。

  (1)二酚基丙烷型环氧树脂 二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。 工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多数的分子是含有两个环 氧基端的线型结构。

  少数分子可能支化,极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。因此环氧树脂 的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。 下:

  ①环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分 的。环氧值是指每 100g 树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以 100 就称之为环氧当量。环氧 当量的含义是:含有 1mol 环氧基的环氧树脂的克数。

  ②无机氯含量。树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化,同时也影响固化树脂 的电性能,因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。

  ③有机氯含量。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应 尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。 ④挥发分。 ⑤粘度或软化点。

  (2)酚醛多环氧树脂 酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂,它与二酚基丙 烷型环氧树脂相比,在线型分子中含有两个以上的环氧基,因此固化后产物的交联密度大,具有优良的热 稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。

  (3)其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂 这类树脂中具有实用性的代表有:间苯二酚型环氧树脂、 间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂,这些多官能缩水甘油醚树 脂固化后具有高的热变形温度和刚性,可单独 或者与通用 E 型树脂共混,供作高性能复合材料(ACM)、 印刷线路板等基体材料。

  (4)脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂 脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上的环氧基, 工业上作为树脂的控制指标如

  这类树脂绝大多数粘度很低;大多数是长链线型分子,因此富有柔韧性。

  2、其它类型环氧树脂

  (1)缩水甘油酯类环氧树脂 缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较,它具有粘度低, 使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高,固化物力学性能好;电绝缘性好;耐气候性好, 并且具有良好的耐超低温性,在超低温条件下,仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面 光泽度,透光性、耐气候性好。

  (2)缩水甘油胺类环氧树脂 这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高,交联密度大,耐热性显著提 高。上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性,来制造碳纤维增强的复合材料(CFRP) 用于飞机二次结构材料。

  (3)脂环族环氧树脂 这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的,它们的分子结构和二 酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异,前者环氧基都直接连接在脂环上,而后者的环氧基都是 以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点:①较高的压缩与拉伸强度; ②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能;③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。 (4)脂肪族环氧树脂 这类环氧树脂分子结构里不仅无苯核,也无脂环结构。仅有脂肪链,环氧基与 脂肪链相连。环氧化聚丁二烯树脂固化后的强度、韧性、粘接性、耐正

  增韧剂是具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂。可分为活性增韧剂与非 活性增韧剂两类,活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团,它能形成网络结构,增 加一部分柔性链,从而提高复合材料的抗冲击性能。非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参 与化学反应的增韧剂。 增韧剂可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂:

(1)橡胶类增韧剂 该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡 胶及丁苯橡胶等。

(2)热塑性弹性体 热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。 因此,这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点,它既可以作为复合材料的增韧剂,又可以作为复合材料 的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规 1,2-聚丁二烯类和聚酰 胺类等产品,目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。

(3)其它增韧剂 适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂,如苯二 甲酸酯类。对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂,它不参与树脂的固化反应。 ◆ 稀释剂

  稀释剂是一类使液体树脂粘度变稀薄时的液体物质。这不能溶解树脂,但能部分代替溶剂。稀释剂的 作用是降低树脂粘度,使树脂具有流动性,改善树脂对增强材料、填料等的浸润性;控制固化时的反应热; 延长树脂固化体系的适用期;填料用量增加,降低成本。按不同的树脂需要,所用的稀释剂也不同。

 (1)不饱和聚酯树脂用的稀释剂 主要是交联剂单体,并能使树脂粘度变稀薄。不饱和聚酯用的稀释 剂主要是苯乙烯、α -甲基苯乙烯、甲基丙烯酸单体等。

(2)酚醛树脂用稀释剂 主要是酒精、丙酮等溶剂。

( 3) 环氧树脂用稀释剂 有活性稀释剂和非活性稀释剂:

①非活性稀释剂 这种稀释剂只共混于树脂中, 不参与树脂的固化反应,仅仅是降低树脂粘度,如添加邻苯二甲酸二丁酯的双酚 A 环氧树脂。

②活性稀释 剂 这类稀释剂主要指含有环氧基团的低分子化合物,能与固化剂反应,并参与环氧树脂的固化反应,成为 交联树脂结构的一部分。活性稀释剂可分为单环氧基和双环氧基两类。还有不含环氧基的亚磷酸三苯酯、 γ -内丁酯两种化合物。

  负温度性能都良好。

  环氧树脂固化剂 固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。 树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程,固化是通过 添加固化(交联)剂来完成的。

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