環(huán)氧樹脂配方分析技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2012/12/2 12:54:36 來(lái)源：胡工 字體: 
環(huán)氧樹脂一般可用作粘合劑、澆鑄料、玻璃鋼和涂料等。其優(yōu)良性能如粘合性、電絕緣性、耐化學(xué)藥品性、高強(qiáng)度、高耐熱能力及各類新產(chǎn)品的開發(fā), 使之在機(jī)械、宇航、電氣、化工等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。禾川化工專業(yè)從事環(huán)氧樹脂材料配方分析，成分分析，配方還原、配方檢測(cè)、配方研制；禾川化工為環(huán)氧材料相關(guān)企業(yè)提供整套配方技術(shù)解決方案一站式服務(wù)；
1.背景
環(huán)氧樹脂一般可用作粘合劑、澆鑄料、玻璃鋼和涂料等。其優(yōu)良性能如粘合性、電絕緣性、耐化學(xué)藥品性、高強(qiáng)度、高耐熱能力及各類新產(chǎn)品的開發(fā), 使之在機(jī)械、宇航、電氣、化工等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。禾川化工專業(yè)從事環(huán)氧樹脂材料配方分析，成分分析，配方還原、配方檢測(cè)、配方研制；禾川化工為環(huán)氧材料相關(guān)企業(yè)提供整套配方技術(shù)解決方案一站式服務(wù)；
2.環(huán)氧樹脂
2.1環(huán)氧樹脂的定義
凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有脂肪族羥基、醚基和極活潑的環(huán)氧基。羥基和醚基都有高度的極性，使環(huán)氧樹脂能與界面產(chǎn)生靜電引力，而環(huán)氧基也可能與介質(zhì)表面的自由基起反應(yīng)形成化學(xué)鍵，所以環(huán)氧樹脂的粘合力特別強(qiáng)。固化后的環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐酸堿性、耐有機(jī)溶劑性和好的電絕緣性。
2.2環(huán)氧樹脂的分類
根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂大體上可分為兩類：
2.2.1縮水甘油基類環(huán)氧樹脂
縮水甘油基類環(huán)氧樹脂由環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫的有機(jī)化合物縮聚而成。
a.縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂
b.縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂
c.縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂
工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種是上述第一類縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂，而其中又以二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂（簡(jiǎn)稱雙酚A型環(huán)氧樹脂）為主，其次是縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂。
2.2.1.1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或醇類與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。
1）二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂
二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂是由二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成。
工業(yè)二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂實(shí)際上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多數(shù)的分子是含有兩個(gè)環(huán)氧基端的線型結(jié)構(gòu)。少數(shù)分子可能支化，極少數(shù)分子終止的基團(tuán)是氯醇基團(tuán)而不是環(huán)氧基。
2）酚醛多環(huán)氧樹脂
酚醛多環(huán)氧樹脂包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環(huán)氧樹脂，它與二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂相比，在線型分子中含有兩個(gè)以上的環(huán)氧基，因此固化后產(chǎn)物的交聯(lián)密度大，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。它們是由線型酚醛樹脂與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。
3）其它多羥基酚類縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂
這類樹脂中具有實(shí)用性的代表有：間苯二酚型環(huán)氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂、四酚基乙烷型環(huán)氧樹脂和三羥苯基甲烷型環(huán)氧樹脂，這些多官能縮水甘油醚樹脂固化后具有高的熱變形溫度和剛性，可單獨(dú)或者與通用E型樹脂共混，供作高性能復(fù)合材料（ACM）、印刷線路板等基體材料。
4）脂族多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂
脂族多元醇縮水甘油醚分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基，這類樹脂絕大多數(shù)粘度很低，大多數(shù)是長(zhǎng)鏈線型分子，因此富有柔韌性。
2.2.1.2其它類型縮水甘油基環(huán)氧樹脂
1）縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂
縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂和二酚基丙烷環(huán)氧化樹脂比較，它具有粘度低，使用工藝性好，反應(yīng)活性高，粘合力比通用環(huán)氧樹脂高，固化物力學(xué)性能好，電絕緣性好，耐氣候性好，并且具有良好的耐超低溫性，在超低溫條件下，仍具有比其它類型環(huán)氧樹脂高的粘結(jié)強(qiáng)度。
2）縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂
這類樹脂的優(yōu)點(diǎn)是多官能度、環(huán)氧當(dāng)量高，交聯(lián)密度大，耐熱性顯著提高。目前國(guó)內(nèi)外已利用縮水甘油胺環(huán)氧樹脂優(yōu)越的粘接性和耐熱性，來(lái)制造碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料（CFRP）用于飛機(jī)二次結(jié)構(gòu)材料。
2.2.2 環(huán)氧化烯烴型環(huán)氧樹脂
環(huán)氧化烯烴型環(huán)氧樹是用有機(jī)過(guò)氧酸使含有雙鍵的直鏈、環(huán)狀化合物氧化制的。
a.直鏈脂肪族烯烴環(huán)氧樹脂
b.脂環(huán)族烯烴環(huán)氧樹脂
c.混合型烯烴環(huán)氧樹脂
2.2.2.1脂環(huán)族環(huán)氧樹脂
這類環(huán)氧樹脂是由脂環(huán)族烯烴的雙鍵經(jīng)環(huán)氧化而制得的，它們的分子結(jié)構(gòu)和二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂及其它環(huán)氧樹脂有很大差異，前者環(huán)氧基都直接連接在脂環(huán)上，而后者的環(huán)氧基都是以環(huán)氧丙基醚連接在苯核或脂肪烴上。
2.2.2.2脂肪族環(huán)氧樹脂
這類環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)里不僅無(wú)苯核，也無(wú)脂環(huán)結(jié)構(gòu)，僅有脂肪鏈，環(huán)氧基與脂肪鏈相連。環(huán)氧化聚丁二烯樹脂固化后的強(qiáng)度、韌性、粘接性、耐正負(fù)溫度性能都良好。
3.環(huán)氧樹脂添加劑
環(huán)氧樹脂一般和添加劑同時(shí)使用，以獲得應(yīng)用價(jià)值。添加物可按不同用途加以選擇，常用添加物有固化劑、固化促進(jìn)劑、填料、稀釋劑、增塑劑等。 其中固化劑是必不可少的添加物，否則環(huán)氧樹脂不能固化。
3.1固化劑
常用環(huán)氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺，另外在光引發(fā)劑的作用下紫外線或光也能使環(huán)氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑；加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑；潛伏性固化劑，一般選用雙氰胺類物質(zhì)做固化劑。
3.2固化促進(jìn)劑
在環(huán)氧樹脂中，為了加速固化反應(yīng)，降低固化溫度，縮短固化時(shí)間所加入的一些物質(zhì)稱為固化促進(jìn)劑。常用的固化促進(jìn)劑主要有取代酚類和一些催化型固化劑，如咪唑類化合物（甲基咪唑、2-苯基咪唑）。
3.3填料
填料的作用是改善制品的一些性能，并改善樹脂固化時(shí)的散熱條件，用了填料也可以減少環(huán)氧樹脂的用量，降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小最好小于100目，用量視用途而定。常用填料簡(jiǎn)介如下：
|
填料名稱 |
作用 |
|
石棉纖維、玻璃纖維 |
增加韌性、耐沖擊性 |
|
石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、金剛砂 |
提高硬度 |
|
氧化鋁、瓷粉 |
增加粘接力，增加機(jī)械強(qiáng)度 |
|
石棉粉、硅膠粉、高溫水泥 |
提高耐熱性 |
|
石棉粉、石英粉、石粉 |
降低收縮率 |
|
鋁粉、銅粉、鐵粉等金屬粉末 |
增加導(dǎo)熱、導(dǎo)電率 |
|
石墨粉、滑石粉、石英粉 |
提高抗磨性能及潤(rùn)滑性能 |
|
金剛砂及其它磨料 |
提高抗磨性能 |
|
云母粉、瓷粉、石英粉 |
增加絕緣性能 |
|
各種顏料、石墨 |
具有色彩 |
3.4稀釋劑
其作用是降低粘度，改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類。
3.4.1惰性稀釋劑
惰性稀釋劑就是常用的溶劑，如丙酮、二甲苯、甲苯、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯等溶劑。
3.4.2活性稀釋劑
活性稀釋劑就是那些含有活性基團(tuán)，能參加固化反應(yīng)的低分子化合物，如環(huán)氧丙基丁基醚、乙二醇雙縮水甘油醚、鄰甲苯基縮水甘油醚（稀釋劑691）、芐基縮水甘油醚（稀釋劑692）等。
3.5增塑劑
加入適量的增塑劑可以增加樹脂的流動(dòng)性，降低樹脂固化后的脆性，并能提高抗彎和抗沖擊強(qiáng)度。所用的品種有活性增塑劑和非活性增塑劑兩類，常用的活性增塑劑有液體丁腈橡膠、聚硫橡膠、羥端基聚醚等，常用的非活性增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三苯酯等。
4.環(huán)氧樹脂應(yīng)用領(lǐng)域
環(huán)氧樹脂優(yōu)良的物理機(jī)械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能制成涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
4.1 涂料
環(huán)氧樹脂在涂料中的應(yīng)用占較大的比例，它能制成各具特色、用途各異的品種。其共性：
a：粘合力強(qiáng)而收縮力及熱膨脹系數(shù)較小。
b：柔韌性及電絕緣性能優(yōu)良。
c：耐化學(xué)品性和穩(wěn)定性良好。
d：耐水性和耐侯性稍差。
因此環(huán)氧樹脂涂料主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆，但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。
4.2膠粘劑
環(huán)氧樹脂對(duì)大部分材料如木材、金屬、玻璃、塑料、橡膠、皮革、陶瓷、纖維等都有良好的粘合性能，只對(duì)少數(shù)材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、賽璐璐等粘結(jié)力較差，因此有萬(wàn)能膠之稱。環(huán)氧膠粘劑是結(jié)構(gòu)膠粘劑的重要品種。
4.3電子電器材料
由于環(huán)氧樹脂的絕緣性能高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大和密封性能好等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已在高低壓電器、電機(jī)和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展很快。主要用于：
電器、電機(jī)絕緣封裝件的澆注；電子元件和線路的器件的灌封絕緣； 電子級(jí)環(huán)氧模塑料用于半導(dǎo)體元器件的塑封；環(huán)氧層壓塑料在電子、電器領(lǐng)域。
4.4工程塑料復(fù)合材料
環(huán)氧工程塑料主要包括用于高壓成型的環(huán)氧模塑料和環(huán)氧層壓塑料，以及環(huán)氧泡沫塑料。
環(huán)氧工程塑料也可以看作是一種廣義的環(huán)氧復(fù)合材料，環(huán)氧復(fù)合材料主要有環(huán)氧玻璃鋼(通用型復(fù)合材料)和環(huán)氧結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。環(huán)氧復(fù)合材料是化工及航空、航天、軍工等高技術(shù)領(lǐng)域的一種重要的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。
4.5土建材料
主要用作防腐地坪、環(huán)氧砂漿和混凝土制品、高級(jí)路面和機(jī)場(chǎng)跑道、快速修補(bǔ)材料、加固地基基礎(chǔ)的灌漿材料、建筑膠粘劑及涂料等。
5.參考配方
配方1：雙組份環(huán)氧灌封膠
（各物質(zhì)組分及含量都經(jīng)過(guò)修改，與實(shí)際配方相差較大，僅供參考）
A組分
|
成分 |
質(zhì)量百分比 |
成分說(shuō)明 |
|
雙酚A型環(huán)氧樹脂 |
40-50% |
樹脂 |
|
雙酚F型環(huán)氧樹脂 |
5-10% |
樹脂 |
|
氧化鋁 |
20-25% |
導(dǎo)熱填料 |
|
硅微粉 |
20-25% |
導(dǎo)熱填料 |
|
二氧化鈦 |
5-10% |
填料 |
|
紅色色粉 |
0.1-1.0% |
色粉 |
B組分
|
成分 |
質(zhì)量百分比 |
成分說(shuō)明 |
|
甲基四氫苯酐酐 |
20-30% |
固化劑 |
|
DMAP |
1-5% |
促進(jìn)劑 |
|
甲基咪唑 |
1-5% |
促進(jìn)劑 |
|
液體丁腈橡膠 |
5-10% |
增韌劑 |
|
鄰苯二甲酸二丁酯 |
2-6% |
增塑劑 |
|
氧化鋁 |
5-10% |
導(dǎo)熱填料 |
|
硅微粉 |
40-60% |
導(dǎo)熱填料 |
了解更多相關(guān)
相關(guān)技術(shù)
