《環(huán)氧樹脂的改性》word版

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1、環(huán)氧樹脂的改性1、概述環(huán)氧樹脂具有良好的綜合力學(xué)性能、高度的粘合力、收縮率小、穩(wěn)定性好、優(yōu)異的電絕緣性能,作為涂料、膠粘劑、復(fù)合材料樹脂基體、電子封裝材料等在機(jī)械、電子、電器、航天、航空、涂料、粘接等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,由于固化后的環(huán)氧樹脂交聯(lián)密度高,內(nèi)應(yīng)力大,因而存在質(zhì)脆、耐疲勞性、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點(diǎn),難以滿足工程技術(shù)的要求,使其應(yīng)用受到一定的限制。特別是制約了環(huán)氧樹脂不能很好地用于結(jié)構(gòu)材料等類型的復(fù)合材料,為此,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行了大量改性研究。其中,最主要的是改善環(huán)氧樹脂的脆性、耐濕熱性。環(huán)氧樹脂可通過化學(xué)方法改性和物理方法進(jìn)行改性。化學(xué)方法改性主

2、要是合成新型結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂及新型結(jié)構(gòu)的固化劑;物理方法改性主要是通過與改性劑形成共混結(jié)構(gòu)來達(dá)到提高性能的目的。兩種方法比較起來,第一種方法從工藝、成本及難易程度來講都比第二種方法處于劣勢(shì)。因此,目前對(duì)環(huán)氧樹脂的改性主要是通過共混結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。環(huán)氧樹脂的增韌途徑主要有三類:①剛性無機(jī)填料、橡膠彈性體和熱塑性塑料聚合物等形成兩相結(jié)構(gòu)進(jìn)行增韌。②用熱塑性塑料連續(xù)貫穿于環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中形成半互穿網(wǎng)絡(luò)型聚合物來增韌改性。③通過改變交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成(如在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中引入“柔性段”)以提高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)能力。環(huán)氧樹脂的耐濕熱性能的改善,主要是通過在環(huán)氧樹脂分子中引入含稠環(huán)的結(jié)構(gòu)單元和合成含

3、氟的環(huán)氧樹脂,以及采用新的固化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DDS等。改性后的環(huán)氧樹脂,由于耐濕熱性和韌性的提高,將進(jìn)一步擴(kuò)大環(huán)氧樹脂在電子電器產(chǎn)品、復(fù)合材料受力構(gòu)件以及高性能結(jié)構(gòu)膠粘劑等方面的應(yīng)用。另一方面,盡管環(huán)氧樹脂具有良好的加工工藝性,但對(duì)于不同的應(yīng)用,其操作工藝需要作適當(dāng)?shù)母纳啤H缍踊樾铜h(huán)氧樹脂,由于黏度較大,在某些操作中工藝性差,就需要在固化體系中加入稀釋劑來降低黏度,改善操作工藝性能。因此,為了滿足不同的應(yīng)用,需要加入稀釋劉、填料、增強(qiáng)劑等不同的添加劑。環(huán)氧樹脂流動(dòng)性的調(diào)節(jié):環(huán)氧樹脂配合物的流動(dòng)性,對(duì)于涂料,襯里,澆鑄等用途是很重要的。為適應(yīng)這些要求必須降低粘度,或者提高黏

4、度,或者賦予觸變性,能達(dá)到這些要求的配合材料稱為流動(dòng)性調(diào)節(jié)劑。2、稀釋劑稀釋劑主要用來降低環(huán)氧膠粘劑體系的黏度,溶解、分散和稀釋涂料,改善膠液的涂布性和流動(dòng)性。此外,稀釋劑也起到延長使用壽命的作用。但是加入稀釋劑也會(huì)降低固化后樹脂的熱變形溫度、膠接強(qiáng)度、耐介質(zhì)及耐老化等性能。然而,為了使樹脂膠液便于浸潤膠合物的表面,提高其浸潤能力和濕潤能力,有利于操作,必須加入適量的稀釋劑。稀釋劑的分類方法很多,按其使用機(jī)理,可分為非活性稀釋劑與活性稀釋劑兩大類。(1)非活性稀釋劑非活性稀釋劑不與環(huán)氧樹脂、固化劑等起反應(yīng),純屬物理地?fù)交斓綐渲小Kc樹脂僅是機(jī)械的混合,起稀釋和降低黏度作用的

5、液體。它在膠液的固化過程中大部分是揮發(fā)掉的。它會(huì)給樹脂固化物留下孔隙,使收縮率相對(duì)增大。因此,非活性稀釋劑對(duì)固化后樹脂性能的不利影響比活性稀釋劑的影響大,但卻能少許提高樹脂的韌性。當(dāng)使用要求較高時(shí)不能使用非活性稀釋劑,應(yīng)選用活性稀釋劑。非活性稀釋劑多為高沸點(diǎn)液體,如鄰苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、苯二甲酸二烯丙酯、甲苯、二甲苯等。用量以5%~20%為宜。12%左右的鄰苯二甲酸二丁酯使標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂的黏度從10Pa·s降到0.5~0.7Pa·s(25℃)。一些工業(yè)環(huán)氧樹脂(2.0~4.0Pa·s)含有二丁酯作為非活性稀釋劑。溶劑亦作為非活性稀釋劑,但對(duì)耐化學(xué)試劑有不利影

6、響。用量大時(shí),固化物性能變壞同時(shí)由于稀釋劑在固化過程中的揮發(fā)會(huì)引起收縮率增大。(2)活性稀釋劑活性稀釋劑一般是指帶有一個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基的低分子化合物,它們可以直接參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng),成為環(huán)氧樹脂固化物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分,對(duì)固化產(chǎn)物的性能幾乎無影響,有時(shí)還能增加固化體系的韌性?;钚韵♂寗┯址譃閱苇h(huán)氧基活性稀釋劑和多環(huán)氧基活性稀釋劑兩種。某些單環(huán)氧基稀釋劑,如丙烯基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚和苯基縮水甘油醚,對(duì)于胺類固化劑反應(yīng)活性較大。某些烯烴或脂環(huán)族單環(huán)氧基稀釋劑對(duì)酸酐固化劑反應(yīng)活性較大。因此,使用活性稀釋劑時(shí),固化劑的用量、品種應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。無溶劑環(huán)氧涂料中,單官能

7、活性稀釋劑用量不超過環(huán)氧樹脂的15%,多宮能活性稀釋劑用量可達(dá)到20%~25%。但用量太多,會(huì)降低涂膜性能。例如,不加活性稀釋劑的雙酚A型環(huán)氧涂層和含井501(環(huán)氧丙烷丁基醚)活性稀釋劑的雙酚A型環(huán)氧涂層在10%硫酸水溶液中浸泡30天后,涂層增重分別是2.11%和4.18%;在甲醇中浸泡30天后,涂層增重分別是2.67%和13.5%?;钚韵♂寗┮话阌卸荆谑褂眠^程中必須注意,長期接觸往往會(huì)引起皮膚過敏,嚴(yán)重的甚至于會(huì)發(fā)生潰爛。單環(huán)氧化物的稀釋效果比較好,脂肪族型的比芳香族型有更好的稀釋效果。使用芳香族型

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