《熱固性材料》PPT課件

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1、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物。它是一類品種繁多、不斷發(fā)展的合成樹脂，起始于二十世紀(jì)30年代，并于40年代后期開始工業(yè)化，之后又相繼發(fā)展了許多新型的環(huán)氧樹脂品種。由于環(huán)氧樹脂及其固化后的體系具有一系列可貴的性能，可用作粘合劑、涂料、焊劑、鑄塑料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體樹脂等等，廣泛用于機(jī)械、電機(jī)、化工、航空航天、船舶、建筑等工業(yè)部門。環(huán)氧樹脂的性能和特性①形式多樣各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用對(duì)形式提出的要求，其范圍可以從極低的粘度到高熔點(diǎn)固體。②固化方便選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0-18

2、0℃溫度范圍內(nèi)固化。③粘附力強(qiáng)環(huán)氧樹脂中極性羥基和醚鍵的存在，使其對(duì)各種物質(zhì)具有很高的粘附力。而環(huán)氧樹脂固化時(shí)收縮性低也有助于形成一種強(qiáng)韌的、內(nèi)應(yīng)力較小的粘合鍵。環(huán)氧樹脂的性能和特性④收縮性低環(huán)氧樹脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過直接加成來進(jìn)行的，沒有水或其他揮發(fā)性副產(chǎn)物放出，同時(shí)環(huán)氧樹脂又有一定預(yù)聚度，故使它們和酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性。⑤力學(xué)性能固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。⑥電性能固化后的環(huán)氧樹脂體系在寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)具有良好的電性能，是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。環(huán)氧樹脂的性能和特性

3、⑦化學(xué)穩(wěn)定性能固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性，其化學(xué)穩(wěn)定性是取決于所選用的樹脂和固化劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。⑧尺寸穩(wěn)定性上述的許多性能的綜合，使固化環(huán)氧樹脂體系具有較好尺寸穩(wěn)定性和耐久性。⑨耐霉菌固化環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。環(huán)氧樹脂的分類環(huán)氧樹脂的品種很多，但根據(jù)它們的分子結(jié)構(gòu)，大體上可分為五大類：1、縮水甘油醚類2、縮水甘油酯類3、縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂的分類4、線型脂肪族類5、脂環(huán)族類縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂是由含活潑氫的酚類和醇類與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的

4、。其中最主要且產(chǎn)量最大的是由雙酚A與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的雙酚A型環(huán)氧樹脂(又稱標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂），其次是由線型酚醛樹脂與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的酚醛型環(huán)氧樹脂。此外，還有用乙二醇、丙三醇、季戊四醇等醇類與環(huán)氧氯丙烷縮聚而得的縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂。雙酚A型環(huán)氧樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)有下列通式：雙酚A型環(huán)氧樹脂合成涉及的主要反應(yīng)是：開環(huán)反應(yīng)：（Ⅰ）閉環(huán)反應(yīng)：(Ⅱ)產(chǎn)物Ⅱ再重復(fù)，開環(huán)、閉環(huán)反應(yīng)，即可得不同n值的環(huán)氧樹脂，n值由環(huán)氧氯丙烷與雙酚A摩爾配比和反應(yīng)條件決定。低分子量的樹脂（n=0-1）在常溫下是粘性的液體，中、高分子量的樹脂（n≥1）在常溫下是固體。低分子量液

5、態(tài)環(huán)氧樹脂的合成方法大致歸納為兩種工藝路線，第一種工藝稱為一步法，雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉作用下縮合（即開環(huán)和閉環(huán)反應(yīng)在同一反應(yīng)條件下進(jìn)行）。第二種工藝稱為二步法：雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在催化劑（如季銨鹽）存在下，第一步通過開環(huán)加成反應(yīng)生成雙酚A的氯醇醚中間體，第二步在氫氧化鈉存在下進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)，生成環(huán)氧樹脂。中、高分子量的固態(tài)樹脂的合成方法亦有兩種工藝，第一種工藝稱為一步法，又稱taff法，是雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下進(jìn)行縮合反應(yīng)，用于制造中等相對(duì)分子量的固態(tài)樹脂。第二種工藝稱為二步法，也稱融熔聚合添加法或advancement法，即液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂

6、和雙酚A在催化劑存在下進(jìn)行加成反應(yīng)。因二步法具有工藝簡(jiǎn)單操作方便，設(shè)備少，無三廢放出的特點(diǎn)，制造高分子量的固態(tài)環(huán)氧樹脂都采用此法。影響環(huán)氧樹脂質(zhì)量的因素為了合成預(yù)設(shè)聚合度的分子鏈兩端以環(huán)氧基終止的線型環(huán)氧樹脂，必須控制合適的反應(yīng)條件，以減少副反應(yīng)的反應(yīng)程度。①雙酚A和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于一系列副反應(yīng)存在使環(huán)氧氯丙烷的用量往往要相應(yīng)提高，才能得到預(yù)設(shè)聚合度分子量的樹脂，過量程度一般通過實(shí)驗(yàn)來確定。②氫氧化鈉的用量、濃度與投料方式的影響氫氧化鈉在合成過程中既是環(huán)氧基與酚羥基加成反應(yīng)的催化劑，又是氯醇閉環(huán)過程中脫氯化氫的催化劑，因此氫氧化鈉的過量程

7、度隨環(huán)氧氯丙烷對(duì)雙酚A用量增多而減少。氫氧化鈉一般配成10%－30%的水溶液使用。而隨堿的濃度增大，環(huán)氧氯丙烷的活性增大，閉環(huán)反應(yīng)及副反應(yīng)加速。因此在合成低分子量樹脂時(shí)用30%的堿液，而高分子樹脂時(shí)用10%的堿液。原料摩爾比對(duì)環(huán)氧樹脂的影響環(huán)氧氯丙烷/雙酚A摩爾比分子量軟化點(diǎn)10:13709℃2:145143℃1.4:179184℃1.33:180290℃1.25:11133100℃1.2:11420112℃在一次性投料的一步法合成低分子量樹脂時(shí)，環(huán)氧氯丙烷過量甚多，合成過程中環(huán)氧氯丙烷水解的可能性有所增加，且在反應(yīng)后期由于氯醇基團(tuán)大多閉環(huán)后濃度降低，因此堿大量為

8、環(huán)氧氯丙烷