环氧树脂资料.docx

环氧树脂资料.docx

《环氧树脂资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环氧树脂资料.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

环氧树脂资料

環氧樹脂概論

環氧樹脂（Epoxy），又稱作人工樹脂、人造樹脂、樹脂膠等。

是一類重要的熱固性塑料，廣泛用於黏合劑，塗料等用途。

人造樹脂（Epoxyresins/Epoxy/Polyepoxide）是熱固性環氧化物聚合物。

大多數人造樹脂由氯環氧丙烷（epichlorohydrin）（C3H5ClO）和雙酚A（酚甲烷）（bisphenol-A）（C15H16O2）產生化學反應而成。

環氧樹脂得名於其結構上的環氧基。

雙酚A型環氧樹脂是最常用的環氧樹脂。

通過如同固化劑反應，環氧樹脂可以形成三維交聯高分子網路。

基於胺類固化劑的固化反應

胺類固化劑可以打開環氧基。

若所使用的胺類固化劑（常用的固化劑為雙氰胺，DICY）有兩個以上的功能團則可以生成交聯網路。

基於酐類固化劑的固化反應

酐類固化劑在胺催化劑的作用下可以和環氧基反應。

酐類固化劑還可以在氫氧根的催化作用下和環氧基反應。

化學性質

環氧樹脂固化過程為放熱反應，當使用快速催化劑鑄造大型零件時需要注意散熱，防止溫度上升過高達到小分子沸騰溫度。

環氧基會與人體內的多種基團反應，因此通常被認為是有毒或者致癌物質，在使用的時候應該避免皮膚接觸。

環氧樹脂的固化劑大多也是有毒物質。

氯環氧丙烷（C3H5ClO）易燃，含毒性和致癌物質。

雙酚A（酚甲烷）（C15H16O2）是內分泌干擾素（也就是擾亂生殖系統的化學物質）。

環氧樹脂一般和添加物同時使用，以獲得應用價值。

添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：

（1）固化剂；

（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂。

其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、淺注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。

由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。

现将它们的选择方法简介于下：

（一）环氧树脂的选择

1.从用途上选择

作粘接剂时最好选用中等环氧值（0.25-0.45）的树脂；作浇注料时最好选用高环氧值（>0.40）的树脂；作涂料用的一般选用低环氧值（<0.25）的树脂。

2.从机械强度上选择

环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。

因为强度和交联度的大小有关，环氧值高固化后交联度也高，环氧值低固化后交联度也低，故引起强度上的差异。

3.从操作要求上选择

不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，可选择环氧值较低的树脂；如希望强度较好，可选用环氧值较高的树脂。

（二）固化剂的选择

1.固化剂种类：

常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。

常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。

2.固化剂的用量

（1）胺类作交联剂时按下式计算：

胺类用量=MG/Hn

式中：

M=胺分子量

Hn=含活泼氢数目

G=环氧值（每100克环氧树脂中所含的环氧当量数）

改变的范围不多于10-20%，若用过量的胺固化时，会使树脂变脆。

若用量过少则固化不完善。

（2）用酸酐类时按下式计算：

酸酐用量=MG（0.6~1）/100式中：

M=酸酐分子量

G=环氧值（0.6~1）为实验系数

3.选择固化剂的原则：

固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择。

（1）从性能要求上选择：

有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂。

（2）从固化方法上选择：

有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂。

（3）从适用期上选择：

所谓适用期，就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。

要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。

（4）从安全上选择：

一般要求毒性小的为好，便于安全生产。

（5）从成本上选择。

（三）改性剂的选择

改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。

常用改性剂有：

（1）聚硫橡胶：

可提高冲击强度和抗剥性能。

（2）聚酰胺树脂：

可改善脆性，提高粘接能力。

（3）聚乙烯醇叔丁醛：

提高抗冲击鞣性。

（4）丁腈橡胶类：

提高抗冲击鞣性。

（5）酚醛树脂类：

可改善耐温及耐腐蚀性能。

（6）聚酯树脂：

提高抗冲击鞣性。

（7）尿醛三聚氰胺树脂：

增加抗化学性能和强度。

（8）糠醛树脂：

改进静弯曲性能，提高耐酸性能。

（9）乙烯树脂：

提高抗剥性和抗冲强度。

（10）异氰酸酯：

降低潮气渗透性和增加抗水性。

（11）硅树脂：

提高耐热性。

聚硫橡胶等的用量可以在50-300%之间，需加固化剂；聚酰胺树脂、酚醛树脂用量一般为50-100%，聚酯树脂用量一般在20-30%，可以不再另外加固化剂，也可以少量加些固化剂促使反应快些。

一般说来改性剂用量越多，柔性就愈大，但树脂制品的热变形温度就相应下降。

为改善树脂的柔性，也常用增韧剂如：

邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

（四）填料的选择

填料的作用是改善制品的一些性能，并改善树脂固化时的散热条件，用了填料也可以减少环氧树脂的用量，降低成本。

因用途不同可选用不同的填料。

其大小最好小于100目，用量视用途而定。

常用填料简介如下：

填料名称作用

石棉纤维、玻璃纤维增加韧性、耐冲击性

石英粉、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂提高硬度

氧化铝、瓷粉增加粘接力，增加机械强度

石棉粉、硅胶粉、高温水泥提高耐热性

石棉粉、石英粉、石粉降低收缩率

铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末增加导热、导电率

石墨粉、滑石粉、石英粉提高抗磨性能及润滑性能

金刚砂及其它磨料提高抗磨性能

云母粉、瓷粉、石英粉增加绝缘性能

各种颜料、石墨具有色彩

另外据资料报导适量（27-35%）P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在树脂中能在高热度、压力下保持粘接性。

（五）稀释剂的选择

其作用是降低粘度，改善树脂的渗透性。

稀释剂可分惰性及活性二大类，用量一般不超过30%。

常用稀释剂如下：

活性稀释剂

名称用量备注

二缩水甘油醚~30%需多加计算量固化剂

多缩水甘油醚同上同上

环氧丙烷丁基醚~15%同上

环氧丙烷苯基醚同上同上

二环氧丙烷乙基醚同上同上

三环氧丙烷丙基醚同上同上

惰性稀释剂

名称用量备注

二甲苯~15%不需多加固化剂

甲苯同上同上

苯同上同上

丙酮同上同上

在加入固化剂之前，必须对所使用的树脂、固化剂、填料、改性剂、稀释剂等所有材料加以检查，应符合以下几点要求：

（1）不含水份：

含水的材料首先要烘干，含少量水的溶剂应尽量少用。

（2）纯度：

除水份以外的杂质含量最好在1%以下，若杂质在5-25%时虽也可使用权，但须增加配方的百分比。

少量使用时用试剂级较好。

（3）了解各材料是否失效。

在缺少验收条件的厂，使用前最好按配方做个小样试验。

關於Epoxyresin（環氧樹脂）

是由酚類（2,2-二對酚丙烷bisphenolA）與環氧基（環氧氯丙烷epichlorohydrin）反應產生，常與類氨基樹脂混合﹔用於製造油漆塗料、黏著劑、絕緣塑膠製品。

樹脂中所含的bisphenol-A（例BIS-GMA）、Glycidyloxycompounds（脫水甘油基）是主要造成危害的物質。

關於Polyaminoamide

Amide（醯胺類）:

是指有機酸分子（R-COOH）中，羧基（-COOH）之羥基為胺基（-NH2或-NRR`）取代而成的化合物。

例如，acetamide（CH3-CO-NH2）就是指aceticacid中，-OH基被–NH2取代而成的化合物。

而”XX醯胺”是指-NH2基上的-H被”XX”所取代而成的化合物。

而隨著取代基的不同，化合物的的功用也不同。

Amide類通常為固體或液體。

依所鍵結分子不同，功能也不同。

通常作為表面塗料、塑化劑（plasticizer;添加於塑膠中，使塑膠易於調和和塑化，並增加柔軟度和減低脆性）、穩定劑（stabilizer）、塑膠薄膜、接著劑、溶劑（solvent）、塑膠軟化劑、染料、不透水塑膠布（尼龍布）、高分子凝聚劑、吸附劑、紙漿強化劑。

熱固性塑膠

不飽和聚酯樹脂（UnsaturatedPolyester）

 不飽和聚酯樹脂價格低，有良好的機械及電氣性質，能夠抗酸腐蝕。

不飽和聚酯樹脂之聚合反應，需加硬化劑，經硬化劑之分解產生自由基而促使樹脂進行連結，而形成共聚合體。

一般硬化劑的種類不同，其硬化程序可在室溫或高溫下進行，而其反應溫度則與硬化劑之分解溫度有關。

室溫硬化

一般硬化反應在室溫下進行，可以省去加熱裝置，使大型物件製作上更為容易。

但為便於儲存，硬化劑之分解溫度都較室溫為高，在室溫下不易進行分解，因此短時間內反應不易完成。

此時可加入促進劑來加速反應。

促進劑需加於樹脂中，經混合後再加入硬化劑，直接與硬化劑混合易造成過速反應，甚至導致爆炸。

常用硬化劑有MEKP。

高溫硬化

樹脂與硬化劑混合後即進行加工，有些加工程序耗時較久，為防止樹脂在加工完前硬化，可使用高溫硬化之硬化劑，待加工最後階段再加溫促使反應進行，而完成硬化程序。

常用硬化劑有BPO、TBPO。

　使用上經常加入一些添加物，以達成不同的特性。

搖變劑（Thixotropy）

加入搖變劑後，於靜止狀態下樹脂黏度增加，以防止加工時樹脂流失，經攪拌後樹脂黏度可暫時下降以利纖維含浸樹脂。

因此加工時，先攪拌樹脂使黏度下降，然後使將纖維含浸樹脂，而樹脂含浸於纖維內後，黏度增加，以防止流失。

防火劑

氫氧化鋁可增加防火性，但使樹脂黏度增加。

Lowprofileadditives（LPA）

加入塑性塑膠粉，可以減少收縮，以改善材料表面平整度。

常用的有聚乙烯、聚苯乙烯及聚酯類等。

增稠劑（thickening）

使用氫氧化物或鈣鎂氧化物以增加樹脂黏度，便利材料的傳遞，常用於模造成形如SMC及BMC。

環氧樹脂（Epoxy）

環氧樹脂中含有多個環氧乙烷基，環氧乙烷基是由一個氧及兩個碳所形成之環。

常見的環氧樹脂有以下幾型：

BPA型的環氧樹脂是在鹼性鈉的環境下，將丙二酚A（BPA）與環氧-1-2-綠-3-丙烷（EPI）反應所合成。

由BPA/EPI之不同比例，可製出不同分子量和環氧當量的液態或固態的BPA環氧樹脂。

此型樹脂廣泛的使用在塗料、土木建築、電氣材料、及接著劑等。

酚醛型環氧樹脂（novolac）係將phenolicnovolac或cresolnovolac聚合而形成的樹脂，俱耐熱及耐藥品的特性，常用於IC封裝及積層板之改質劑。

氫化BPA型的環氧樹脂是將BPA型環氧樹脂，去除苯環之雙鍵後獲得，因此其耐候性良好。

溴化型環氧樹脂係指分子結構中的苯環含有溴，其他分子結構與BPA型相同，除具有BPA型之優良物性及電氣特性外，本身有耐燃性，因此廣泛的使用在積層板的製作上。

氨型環氧樹脂（aminetype）具有四個環氧基，因此硬化後之架橋密度高，所以具有優良的機械性質。

廣泛的使用在纖維強化複合材料的基材。

　環氧樹脂的硬化劑有氨類、酸干類、甲醛類等，由於機械性質優良，廣泛的使用在高分子複合材料的基材中。

　酚樹脂（Phenolic）

酚類和甲醛反應形成酚樹脂或稱酚醛樹脂，反應時以酸或鹼當作催化劑，聚合物的化學組成跟所使用的催化劑及反應物的比例有關。

酚醛樹脂具有良好的耐熱及耐腐蝕的特性，其安定性佳，低可燃性及吸濕性，並有優良的黏著性質。

酚醛樹脂可製成預浸布，以製作疊層板。

　Bismaleimide（BMI）

 BMI的工作環境約在177到230°C，較環氧樹脂為高，具有良好的機械