環(huán)氧樹脂使用教案

1、環(huán)氧樹脂使用教案1第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin） 指分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下能形成三維網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。 環(huán)氧樹脂既包括環(huán)氧基的低聚物，也包括含環(huán)氧基的低分子化合物。 環(huán)氧樹脂作為膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等的樹脂基體，廣泛應(yīng)用于水利、交通、機(jī)械、電子、家電、汽車及航空航天等領(lǐng)域。2第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 環(huán)氧樹脂及其固化物的性能特點(diǎn) (1) 力學(xué)性能高。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不

2、飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。 (2) 附著力強(qiáng)。環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對(duì)金屬、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。 (3) 固化收縮率小。一般為12。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為810；不飽和聚酯樹脂為46；有機(jī)硅樹脂為48)。線脹系數(shù)也很小，一般為610-5/。所以固化后體積變化不大。3第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 (4) 工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無(wú)溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料

3、等環(huán)保型涂料。 (5) 優(yōu)良的電絕緣性優(yōu)良。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。 (6) 穩(wěn)定性好，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良。不合堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂不易變質(zhì)。只要貯存得當(dāng)(密封、不受潮、不遇高溫)，其貯存期為1年。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆，又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐油類等的浸漬，大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機(jī)的整體油箱內(nèi)壁襯里等。 (7) 環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80100。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達(dá)200或更高。4第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年

4、，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 環(huán)氧樹脂也存在一些缺點(diǎn)，比如耐候性差，環(huán)氧樹脂中一般含有芳香醚鍵，固化物經(jīng)日光照射后易降解斷鏈，所以通常的雙酚A型環(huán)氧樹脂固化物在戶外日曬，易失去光澤，逐漸粉化，因此不宜用作戶外的面漆。另外，環(huán)氧樹脂低溫固化性能差，一般需在10以上固化，在10以下則固化緩慢，對(duì)于大型物體如船舶、橋梁、港灣、油槽等寒季施工十分不便。5第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 二、環(huán)氧樹脂的特性指標(biāo) 環(huán)氧樹脂有多種型號(hào)，各具不同的性能，其性能可由特性指標(biāo)確定。 （1）環(huán)氧當(dāng)量（或環(huán)氧值）：環(huán)氧當(dāng)量（或環(huán)氧值）是環(huán)氧樹脂最重要的特性指標(biāo)，表征樹脂分子中環(huán)氧基

5、的含量。環(huán)氧當(dāng)量是指含有1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量克數(shù)，以EEW表示。而環(huán)氧值是指100g環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基的摩爾數(shù)。 環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)定方法有化學(xué)分析法和光譜分析法。國(guó)際上通用的化學(xué)分析法有高氯酸法，其他的還有鹽酸丙酮法、鹽酸吡啶法和鹽酸二氧六環(huán)法。 鹽酸丙酮法方法簡(jiǎn)單，試劑易得，使用方便。其方法是：準(zhǔn)確稱量0.51.5g樹脂置于具塞的三角燒瓶中，用移液管加入20mL的鹽酸丙酮溶液（1mL相對(duì)密度1.19的鹽酸溶于40mL丙酮中），加塞搖蕩，使樹脂完全溶解，在陰涼處放置1小時(shí)，鹽酸與環(huán)氧基作用生成了氯醇，之后加入甲基紅指示劑3滴，用0.1mol/L 的NaOH溶液滴定過量的鹽酸至紅色褪去變成黃

6、色時(shí)為終點(diǎn)。同樣操作，不加樹脂，做一空白試驗(yàn)。由樹脂消耗的鹽酸的量即可計(jì)算出樹脂的環(huán)氧當(dāng)量。6第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 （2）羥值（或羥基當(dāng)量）：羥值是指100g環(huán)氧樹脂中所含的羥基的摩爾數(shù)。而羥基當(dāng)量是指含1mol羥基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量克數(shù)。羥值的測(cè)定方法有兩種：一是直接測(cè)定環(huán)氧樹脂中的羥基含量；二是打開環(huán)氧基形成羥基，并進(jìn)一步測(cè)定羥基含量的總和。前一方法是根據(jù)氫化鋁鋰能和含有活潑氫的基團(tuán)進(jìn)行快速、定量反應(yīng)的原理，用于直接測(cè)定環(huán)氧樹脂中的羥基，是一種較可靠的方法。后一方法是以乙酸酐、吡啶和濃硫酸混合后的乙?；噭┡c環(huán)氧樹脂進(jìn)行反應(yīng)，形成羥基，然后測(cè)定總的羥

7、基含量，再以二倍的環(huán)氧基減之，即可測(cè)定環(huán)氧樹脂中的羥基含量即羥值。7第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 （3）酯化當(dāng)量：酯化當(dāng)量是指酯化1mol單羧酸（60g醋酸或280gC18脂肪酸）所需環(huán)氧樹脂的質(zhì)量克數(shù)。環(huán)氧樹脂中的羥基和環(huán)氧基都能與羧酸進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化當(dāng)量可表示樹脂中羥基和環(huán)氧基的總含量。 （4）軟化點(diǎn)：環(huán)氧樹脂的軟化點(diǎn)可以表示樹脂的分子量大小，軟化點(diǎn)高的相對(duì)分子質(zhì)量大，軟化點(diǎn)低的相對(duì)分子質(zhì)量小。低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂軟化點(diǎn)50聚合度2中相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂軟化點(diǎn)5095聚合度25高相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂軟化點(diǎn)100聚合度58第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5

8、月20日，16點(diǎn)21分，星期四 （5）氯含量：是指環(huán)氧樹脂中所含氯的摩爾數(shù)，包括有機(jī)氯和無(wú)機(jī)氯。無(wú)機(jī)氯主要是指樹脂中的氯離子，無(wú)機(jī)氯的存在會(huì)影響固化樹脂的電性能。樹脂中的有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)反應(yīng)的那部分氯醇基團(tuán)的含量，它含量應(yīng)盡可能地降低，否則也會(huì)影響樹脂的固化及固化物的性能。 （6）黏度：環(huán)氧樹脂的黏度是環(huán)氧樹脂實(shí)際使用中的重要指標(biāo)之一。不同溫度下，環(huán)氧樹脂的黏度不同，其流動(dòng)性能也就不同。黏度通?？捎帽金ざ扔?jì)、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、毛細(xì)管黏度計(jì)和落球式黏度計(jì)來測(cè)定。 三、 國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹脂的牌號(hào) 國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹脂的牌號(hào)及規(guī)格見下表：注：下表中FJ-47和FJ-43為鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂。9第9頁(yè)，共3

9、6頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四國(guó)家統(tǒng)一型號(hào)舊牌號(hào)規(guī) 格軟化點(diǎn)/(或黏度/Pas)環(huán)氧值eq/100g有機(jī)氯mol/100g無(wú)機(jī)氯mol/100g揮發(fā)分/%雙酚A型E-54616（68）0.550.560.020.0012E-51618（2.5）0.480.540.020.0012619液體0.480.020.0052.5E-44610112200.410.470.020.0011E-4263421270.380.450.020.0011E-39-D24280.380.410.010.0010.5E-3563720350.300.400.020.0051E-316384055

10、0.230.380.020.0051E-2060164760.180.220.020.0011E-1460378850.100.180.020.0051E-1260485950.090.140.020.0011E-10605951050.080.120.020.0011E-066071101350.040.071E-036091351550.020.0451酚醛型F-5128(2.5)0.480.540.020.0012F-48648700.440.480.080.0052F-44644100.440.10.0052FJ-47350.450.50.020.0052FJ-4365750.400.

11、450.020.0052返回10第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四環(huán)氧固化劑11第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 1. 胺類固化劑 胺類固化劑的用量與固化劑的相對(duì)分子質(zhì)量、分子中活潑氫原子數(shù)以及環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值有關(guān)。 胺類固化劑包括多元胺類固化劑、叔胺和咪唑類固化劑、硼胺及其硼胺配合物固化劑。 （1）多元胺類固化劑 單一的多元胺類固化劑有脂肪族多元胺類固化劑、聚酰胺多元胺固化劑、脂環(huán)族多元胺類固化劑、芳香族多元胺類固化劑及其他胺類固化劑。 脂肪族多元胺類固化劑 能在常溫下使環(huán)氧樹脂固化，固化速度快，黏度低，可用來配制常溫下固化的無(wú)溶

12、劑或高固體涂料，常用的脂肪族多元胺類固化劑有乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、己二胺、間苯二甲胺等。12第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 一般用直鏈脂肪胺固化的環(huán)氧樹脂固化物韌性好，粘接性能優(yōu)良，且對(duì)強(qiáng)堿和無(wú)機(jī)酸有優(yōu)良的耐腐蝕性，但漆膜的耐溶劑性較差。 脂肪族多元胺類固化劑有以下缺點(diǎn)：固化時(shí)放熱量大，一般配漆不能太多，施工時(shí)間短；活潑氫當(dāng)量很低，配漆稱量必須準(zhǔn)確，過量或不足會(huì)影響性能；有一定蒸氣壓，有刺激性，影響工人健康；有吸潮性，不利于在低溫高溫下施工，且易吸收空氣中CO2變成碳酰胺；高度極性，與環(huán)氧樹脂的混溶性欠佳，易引起漆膜縮孔、桔皮、泛白

13、等。 聚酰胺多元胺固化劑 是一種改性的多元胺，是用植物油脂肪酸與多元胺縮合而成，含有酰胺基和氨基： 產(chǎn)物中有3個(gè)活潑氫原子，可與環(huán)氧基反應(yīng)。對(duì)環(huán)境濕度不敏感，對(duì)基材有良好的潤(rùn)濕性。13第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 脂環(huán)族多元胺類固化劑 色澤淺，保色性好，黏度低，但反應(yīng)遲緩，往往需與其他固化劑配合使用，或加促進(jìn)劑，或制成加成物，或需加熱固化。如：雙（4-氨基-3-甲基環(huán)己基）甲烷 異佛爾酮二胺 芳香族多元胺類固化劑 芳香族多元胺中氨基與芳環(huán)直接相連，與脂肪族多元胺相比，堿性弱，反應(yīng)受芳香環(huán)空間位阻影響，固化速度大幅度下降，往往需要加熱才能進(jìn)一步固化。但固化物比

14、脂肪胺體系的固化物在耐熱性、耐化學(xué)藥品性方面優(yōu)良。芳香族多元胺必須經(jīng)過改性，制成加成物等，或加入催化劑，如苯酚、水楊酸、苯甲醇等，才能配成良好的固化劑，能在低溫下固化，漆混合后的發(fā)熱量不高，耐腐蝕性優(yōu)良，耐酸及耐熱水，廣泛應(yīng)用工廠的地坪涂料，耐濺滴、耐磨。14第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 芳香族多元胺類固化劑主要有4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯基砜、間苯二胺等。固化劑NX-2045的結(jié)構(gòu)式為：該固化劑的分子結(jié)構(gòu)上帶有憎水性優(yōu)異且常溫反應(yīng)活性高(帶雙鍵)的柔性長(zhǎng)脂肪鏈，還帶有抗化學(xué)腐蝕的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，使其既有一般酚醛胺的低溫、潮濕快速固化特性，又有一般

15、低分子聚酰胺固化劑的長(zhǎng)使用期。 其他胺類固化劑 雙氰胺 結(jié)構(gòu)式為 ，很早就被用作潛伏性固化劑應(yīng)用于粉末涂料、膠粘劑等領(lǐng)域。雙氰胺在145165能使環(huán)氧樹脂在30min內(nèi)固化，但在常溫下是相對(duì)穩(wěn)定的，將固態(tài)的雙氰雙胺充分粉碎分散在液體樹脂內(nèi)，其貯存穩(wěn)定性可達(dá)6個(gè)月。與固體樹脂共同粉碎，制成粉末涂料，貯存穩(wěn)定性良好。15第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 乙二酸二酰肼 結(jié)構(gòu)式為：在常溫下與環(huán)氧樹脂的配合物貯存穩(wěn)定，在加熱后才緩慢溶解發(fā)生固化反應(yīng)，也可加入叔胺、咪唑等促進(jìn)劑加快其固化反應(yīng)。 酮亞胺類化合物 結(jié)構(gòu)式為：是一種潛伏性固化劑。當(dāng)與環(huán)氧樹脂混合制成的漆膜暴露于空

16、氣中時(shí)，酮亞胺類化合物會(huì)吸收空氣中的水分產(chǎn)生多元胺，從而使漆膜迅速固化。 曼尼斯加成多元胺 曼尼斯（Mannich）反應(yīng)是由酚、甲醛及多元胺三者的縮合反應(yīng)。 分子中有酚羥基，能促進(jìn)固化。其固化特點(diǎn)是即使在低溫、潮濕的環(huán)境下也能固化。常用于寒冷季節(jié)時(shí)需快速固化的環(huán)氧樹脂漆。16第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 （2）叔胺和咪唑類固化劑 叔胺類固化劑 叔胺屬于路易斯堿，其分子中沒有活潑氫原子，但氮原子上仍有一對(duì)孤對(duì)電子，可對(duì)環(huán)氧基進(jìn)行親核進(jìn)攻，催化環(huán)氧樹脂自身開環(huán)固化。固化反應(yīng)機(jī)理如下：是陰離子型的催化反應(yīng)。叔胺類固化劑具有固化劑用量、固化速度、固化產(chǎn)物性能變化較大

17、，且固化時(shí)放熱量較大的缺點(diǎn)，因此不適應(yīng)于大型澆鑄。最典型的叔胺類固化劑為DMP-30（或K-54）固化劑，其結(jié)構(gòu)式如下：該化合物分子中氨基上沒有活潑氫原子，不能與環(huán)氧基結(jié)合，但它能促進(jìn)聚酰胺、硫醇等與環(huán)氧基交聯(lián)。17第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四其他具有代表性的叔胺類固化劑有： N(CH2CH2OH)3 三乙醇胺 四甲基胍 N,N-二甲基哌嗪 三亞乙基二胺 芐基二甲胺 DMP-10 咪唑類固化劑 咪唑類固化劑是一種新型固化劑，可在較低的溫度下使環(huán)氧樹脂固化，并得到耐熱性優(yōu)良、力學(xué)性能優(yōu)異的固化產(chǎn)物。咪唑類固化劑主要是一些1位、2位或4位取代的咪唑衍生物。典型的

18、咪唑類固化劑如下：18第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 1-甲基咪唑 2-乙基-4-甲基咪唑 2-十一烷基咪唑 2-十七烷基咪唑 2-苯基咪唑 1-芐-2-甲基咪唑 1-氰乙基-2-甲基咪唑 1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑 1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鹽 偏苯三酸1-氰乙基-2-苯基咪唑鹽19第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 2,4-二氨基-6-2-乙基咪唑基乙基順式三嗪 2,4-二氨基-6-2-乙基-4-甲基咪唑基 乙基順式三嗪 2,4-二氨基-6-2-十一烷基咪唑基乙基順式三嗪 1-十二

19、烷基-2-甲基-3-芐基咪唑鹽酸鹽1,3-二芐基-2-甲基咪唑鹽酸鹽20第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四咪唑類固化劑與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)機(jī)理如下： 21第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 咪唑類固化劑的結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)也有所不同。一般來說，咪唑類固化劑的堿性越強(qiáng)，固化溫度就越低。咪唑環(huán)內(nèi)有兩個(gè)氮原子，1位氮原子的孤電子對(duì)參與環(huán)內(nèi)芳香大鍵的形成，而3位氮原子的孤電子對(duì)則沒有，因此3位氮原子的堿性比1位氮原子的強(qiáng)，起催化作用的主要是3位氮原子。1位氮上的取代基對(duì)咪唑類固化劑的反應(yīng)活性影響較大，當(dāng)取代基較大時(shí)， 1位氮上的孤電子對(duì)不能參與

20、環(huán)內(nèi)芳香大鍵形成，此時(shí)1位氮的作用相當(dāng)于叔胺。 （3）硼胺配合物及帶胺基的硼酸酯類固化劑 三氟化硼-胺配合物固化劑 三氟化硼分子中的硼原子缺電子，易與富電子物質(zhì)結(jié)合，因此三氟化硼屬路易斯酸，能與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧結(jié)合，催化環(huán)氧樹脂進(jìn)行陽(yáng)離子聚合。三氟化硼活性很大，在室溫下與縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂混合后很快固化，并放出大量的熱，且三氟化硼在空氣中易潮解并有刺激性，因此一般不單獨(dú)用做環(huán)氧樹脂的固化劑。通常是將三氟化硼與路易斯堿結(jié)合成配合物，以降低其反應(yīng)活性。所用的路易斯堿主要是單乙胺，此外還有正丁胺、芐胺、二甲基苯胺等。三氟化硼-胺配合物與環(huán)氧樹脂混合后在室溫下是穩(wěn)定的，但在高溫下配合物分解產(chǎn)生三氟化

21、硼和胺，很快與環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化反應(yīng)。 22第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四最具有代表性的三氟化硼-胺配合物固化劑是三氟化硼單乙胺配合物，其結(jié)構(gòu)式為，在常溫下與環(huán)氧樹脂混合后穩(wěn)定，但加熱至100以上時(shí)，該配合物分解成三氟化硼和乙胺，進(jìn)而引發(fā)環(huán)氧樹脂固化。三氟化硼-胺配合物的反應(yīng)活性主要取決于胺的堿性強(qiáng)弱，對(duì)于堿性弱的苯胺、單乙胺，其配合物的反應(yīng)起始溫度低，而對(duì)于堿性強(qiáng)的哌啶、三乙胺，其配合物的反應(yīng)起始溫度就高。 帶胺基的硼酸酯類固化劑 該類固化劑是我國(guó)20世70年代研制成功的帶胺基的環(huán)狀硼酸酯類化合物。常見的帶胺基的硼酸酯類固化劑見下表：型 號(hào)化學(xué)結(jié)構(gòu)外 觀沸點(diǎn)/

22、黏度（20）/（mPas）901無(wú)色透明液體23595無(wú)色透明液體24025036594橙紅色黏稠液體2503050#23第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 這類固化劑的優(yōu)點(diǎn)是沸點(diǎn)高、揮發(fā)性小、黏度低、對(duì)皮膚刺激性小，與環(huán)氧樹脂相容性好，操作方便，與環(huán)氧樹脂的混合物常溫下保持46個(gè)月后黏度變化不大，貯存期長(zhǎng)，固化物性能好。缺點(diǎn)是易吸水，在空氣中易潮解，因此貯存時(shí)要注意密封保存，防止吸潮。如901固化劑與環(huán)氧樹脂在150烘5小時(shí)固化，常溫下使用期限為兩星期。如用于聚酰胺-環(huán)氧體系，在常溫下貯存14個(gè)月不膠凝，但在190260烘烤時(shí)，3060秒即可固化。固化后機(jī)械性能

23、優(yōu)良。 2. 酸酐類固化劑 酸酐類固化劑的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)皮膚刺激性小，常溫下與環(huán)氧樹脂混合后使用期長(zhǎng)，固化物的性能優(yōu)良，特別是介電性能比胺類固化劑優(yōu)異，因此酸酐固化劑主要用于電氣絕緣領(lǐng)域。其缺點(diǎn)是固化溫度高，往往加熱到80以上才能進(jìn)行固化反應(yīng)，所以比其他固化劑成型周期長(zhǎng)，并且改性類型也有限，常常被制成共熔混合物使用。 在無(wú)促進(jìn)劑存在下，酸酐類固化劑與環(huán)氧樹脂中的羥基作用，產(chǎn)生含有一個(gè)羧基的單酯，后者再引發(fā)環(huán)氧樹脂固化。固化反應(yīng)速度與環(huán)氧樹脂中的羥基有關(guān)，羥基濃度很低的環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)速度很慢，羥基濃24第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四度高的則固化反應(yīng)速度快。酸酐類固化

24、劑用量一般為環(huán)氧基的摩爾數(shù)的0.85倍。 用叔胺作促進(jìn)劑時(shí)，固化反應(yīng)機(jī)理如下：可以看出，固化反應(yīng)速度取決于叔胺的濃度，叔胺濃度越大，固化反應(yīng)速度則越快；每一個(gè)酸酐分子對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)氧基，酸酐的用量等于環(huán)氧基的化學(xué)計(jì)量。 叔胺是酸酐固化環(huán)氧樹脂的最常用的促進(jìn)劑。由于活性較強(qiáng)，叔胺通常是以羧酸復(fù)鹽的形式使用。常用的叔胺促進(jìn)劑有三乙胺、三乙醇胺、芐基二甲胺、二甲胺基甲基苯酚、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲25第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 基咪唑等。除叔胺外,季銨鹽、金屬有機(jī)化合物如環(huán)烷酸鋅、六酸鋅也可作酸酐/環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的促進(jìn)劑。 酸酐類固化劑種類很多

25、，按化學(xué)結(jié)構(gòu)不同可分為直鏈脂肪族酸酐、芳香族酸酐和脂環(huán)族酸酐。按酸酐官能團(tuán)數(shù)量不同可分為單官能團(tuán)酸酐、雙官能團(tuán)酸酐。還可按分子中是否含游離羧基進(jìn)行分類。酸酐類固化劑的種類不同，其性質(zhì)和用途也有差異，常用的酸酐類固化劑種類、性能和用途見下表。 26第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 （1）酚醛樹脂固化劑 酚醛樹脂中含有大量的酚羥基，在加熱條件下可以使環(huán)氧樹脂固化，形成高度交聯(lián)的、性能優(yōu)良的酚醛-環(huán)氧樹脂漆膜。漆膜既保持了環(huán)氧樹脂良好的附著力，又保持了酚醛樹脂的耐熱性，因而具有優(yōu)良的耐酸堿性、耐溶劑性、耐熱性。但漆膜顏色較深，不能做淺色漆。主要用于涂裝罐頭、包裝桶、貯

26、罐、管道的內(nèi)壁，以及化工設(shè)備和電磁線等。 （2）聚酯樹脂固化劑 聚酯樹脂分子末端含有羥基或羧基，可與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基反應(yīng)，使環(huán)氧樹脂固化。固化物柔韌性、耐濕性、電性能和粘接性都十分優(yōu)良。 （3）氨基樹脂固化劑 氨基樹脂主要是指脲醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂。脲醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂分子中都含有羥基和氨基，它們都可與環(huán)氧基反應(yīng)，使環(huán)氧樹脂固化，得到具有較好的耐化學(xué)藥品性和柔韌性的漆膜，漆膜顏色淺、光澤強(qiáng)。適于涂裝醫(yī)療器械、儀器設(shè)備、金屬或塑料表面罩光等。丁醇醚化的脲醛樹脂與環(huán)氧樹脂有很好的混容性，丁醇醚化的三聚氰胺甲醛樹脂和環(huán)氧樹脂可混容。環(huán)氧樹脂與氨基樹脂的質(zhì)量配比為7030時(shí)漆27第27頁(yè)，

27、共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四膜的性能最好。當(dāng)環(huán)氧樹脂比例增加時(shí)，漆膜的柔韌性和附著力提高。而當(dāng)氨基樹脂的比例增加時(shí)，漆膜的硬度和抗溶劑性提高。 （4）液體聚氨酯固化劑 聚氨酯分子中既含有氨基，又含有異氰酸酯基，它們可以和環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基或羥基反應(yīng)，而使環(huán)氧樹脂固化，所得漆膜具有優(yōu)越的耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)藥品性以及柔韌性，可用于涂裝耐水設(shè)備或化工設(shè)備等。 4. 聚硫橡膠類固化劑 聚硫橡膠類固化劑主要有液態(tài)聚硫橡膠和多硫化合物兩種。 （1）液態(tài)聚硫橡膠 液態(tài)聚硫橡膠是一種黏稠液體，其相對(duì)分子質(zhì)量一般為8003000。液體聚硫橡膠本身硫化后具有很好的彈性和黏附性，且耐

28、各種油類和化學(xué)介質(zhì)，是一種通用的密封材料。液體聚硫橡膠分子末端含有巰基（SH），巰基可與環(huán)氧基反應(yīng)，從而使環(huán)氧樹脂固化。無(wú)促進(jìn)劑時(shí)，反應(yīng)極緩慢。加入路易斯堿作促進(jìn)劑時(shí)，反應(yīng)在020的低溫下就可進(jìn)行。在常溫下只有210min的適用期，但完全固化需要1周左右的時(shí)間。溫度長(zhǎng)高固化速度加快，反應(yīng)也更完全。28第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 環(huán)氧樹脂的應(yīng)用 環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的粘接性、熱穩(wěn)定性以及優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，作為膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等的樹脂基體，廣泛應(yīng)用于水利、交通、機(jī)械、電子、家電、汽車及航空航天等領(lǐng)域。作為涂料用的環(huán)氧樹脂約占環(huán)氧樹脂總量的35%。按環(huán)氧樹脂

29、固化方式的不同，環(huán)氧樹脂涂料可分為常溫固化型、自然干燥型、烘干型以及陽(yáng)離子電泳環(huán)氧涂料。 常溫固化型環(huán)氧涂料由環(huán)氧樹脂和常溫固化劑兩部分組成，以雙組分包裝形式使用，其主要應(yīng)用對(duì)象是不能進(jìn)行烘烤的大型鋼鐵構(gòu)件和混凝土結(jié)構(gòu)件。常溫固化型環(huán)氧涂料的優(yōu)點(diǎn)是在10以上的溫度下即能形成3H鉛筆硬度的耐化學(xué)藥品性涂膜，缺點(diǎn)是涂膜易泛黃，易粉化。 自然干燥型環(huán)氧涂料是由不飽和脂肪酸和松香酸等與環(huán)氧樹脂酯化得到的酯化產(chǎn)物制備的涂料。它與普通的醇酸樹脂涂料一樣也有規(guī)定的酸的種類和用量。按油長(zhǎng)分類，可分成長(zhǎng)油型（干性）、中油型（半干性）和短油型（不干性）三種，油長(zhǎng)不同，涂料的性能也有差異。在該類環(huán)氧涂料中加入了一定

30、量的環(huán)烷酸鈷等金屬鹽催干劑，調(diào)制成單組分的涂料供應(yīng)市場(chǎng)。這類涂料的固化機(jī)理與醇酸樹脂涂料類似，在空氣中29第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四氧的作用下，樹脂分子內(nèi)不飽和雙鍵交聯(lián)，其耐久性大幅度提高。這種涂料的用途與醇酸樹脂涂料相類似，且保留了環(huán)氧樹脂的一些特性，所以形成的漆膜比醇酸樹脂涂料形成的漆膜耐化學(xué)藥品性更為優(yōu)越，但也易泛黃且有粉化的趨勢(shì)。 烘干型環(huán)氧涂料在常溫下不能固化，必須經(jīng)烘烤才能固化。烘干型環(huán)氧涂料一般是以酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、醇酸樹脂和多異氰酸酯，或以熱固性丙烯酸樹脂作為固化劑，烘烤溫度視固化劑官能團(tuán)種類不同而異。采用以含羥甲基的酚

31、醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂為固化劑時(shí)，烘烤溫度非常低，而以含羧基或羥基的熱固性丙烯酸樹脂和醇酸樹脂作固化劑時(shí)，烘烤溫度居前兩者之間。烘干型環(huán)氧涂料既可用作以保護(hù)功能為主要目的的底漆，又可用作以裝飾功能為主的面漆，不過大多數(shù)情況是利用其優(yōu)良的耐腐蝕性來作為底漆使用的。 陽(yáng)離子電泳環(huán)氧涂料是以環(huán)氧樹脂作為成膜物質(zhì)的陽(yáng)離子電沉積涂料，它比通常的陽(yáng)離子電泳涂料具有更優(yōu)越的防腐性能，專門用于大量生產(chǎn)的鋼鐵制品的底涂涂料。陽(yáng)離子電泳環(huán)氧涂料由作為粘料的陽(yáng)離子化的聚酰胺樹脂、作為交聯(lián)劑的嵌段多異氰酸酯以及作為顏料分散劑的30第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四鎓鹽化環(huán)氧樹

32、脂所組成。電沉積涂裝的原理實(shí)質(zhì)上就是電泳原理，被涂物為陰極，對(duì)應(yīng)極為陽(yáng)極，帶正電的涂料粒子在陰極上析出，沉積在被涂物的表面，形成60%以上的高濃度涂膜，然后用通常的烘烤方法進(jìn)行烘干，使嵌段多異氰酸酯與羥基發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，最終形成所需要的涂膜。電沉積涂裝方法效率較高，主要用于大量涂裝的場(chǎng)合，其典型的用途是汽車底涂和鐵架的涂裝。 環(huán)氧樹脂涂料在防腐蝕、電氣絕緣、交通運(yùn)輸、木土建筑及食品容器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹防腐蝕環(huán)氧樹脂涂料，電氣絕緣環(huán)氧樹脂涂料，汽車、船舶等交通工具用環(huán)氧樹脂涂料以及食品容器用環(huán)氧樹脂涂料。 一、防腐蝕環(huán)氧涂料 金屬的腐蝕主要是由金屬與接觸的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)

33、反應(yīng)而引起的，它使金屬結(jié)構(gòu)受到破壞，造成設(shè)備報(bào)廢。金屬的腐蝕在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中造成了大量的資源和能源浪費(fèi)，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約在10 000億美元，為火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震造成損失的總和。涂裝防腐涂料作為最有效、最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最普遍的防腐方法，受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注和重31第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四視。隨著建筑、交通、石化、電力等行業(yè)的發(fā)展，防腐涂料的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)僅次于建筑涂料而位居第二位。據(jù)統(tǒng)計(jì), 2004年我國(guó)防腐涂料總產(chǎn)量達(dá)到60萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2020年將突破100萬(wàn)t大關(guān)。環(huán)氧樹脂涂料是最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品種。主要有以下幾種。 （1）

34、純環(huán)氧樹脂涂料 純環(huán)氧樹脂涂料是以低相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)的、樹脂和固化劑分開包裝的雙組分涂料，可以制成無(wú)溶劑或高固體分涂料。環(huán)氧樹脂主要以E-44、E-42、E-20為主，這類涂料室溫下干燥，養(yǎng)護(hù)期在1周以上。這類涂料主要包括改性脂肪胺固化環(huán)氧防腐蝕涂料、己二胺固化環(huán)氧防腐蝕涂料、聚酰胺固化環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料。 （2） 環(huán)氧煤焦瀝青防腐蝕涂料 煤焦油瀝青有很好的耐水性，價(jià)格低廉，與環(huán)氧樹脂混容性良好。將環(huán)氧樹脂和瀝青配制成涂料可獲得耐酸堿、耐水、耐溶劑、附著力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度大的防腐涂層，且價(jià)格比環(huán)氧漆價(jià)格低。因此該類涂料已廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、水利工程構(gòu)筑物、地下管道內(nèi)外壁的涂層。其特殊的

35、優(yōu)點(diǎn)是具有突出的耐水性，良好的耐酸、耐堿和耐油性，優(yōu)良的附著力32第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四和韌性，以及可配成厚漿和高固體分涂料，但不耐高濃度的酸和苯類溶劑，不能做成淺色漆，不耐日光長(zhǎng)期照射，也不能且于飲用水設(shè)備上。 （3）無(wú)溶劑環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料 無(wú)溶劑環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料是一種不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑、固化時(shí)不產(chǎn)生有機(jī)揮發(fā)分的環(huán)氧樹脂涂料，這種涂料本身是液態(tài)的，施工時(shí)可采用噴涂、刷涂或浸涂。其主要組成有環(huán)氧樹脂、固化劑、活性稀釋劑、顏料和輔助材料。相對(duì)于溶劑型環(huán)氧樹脂涂料，具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)，如在空間狹窄、封閉的場(chǎng)所進(jìn)行涂料涂裝時(shí)，若使用溶劑型涂料，就有可能發(fā)

36、生施工人員中毒、溶劑滯留和涂層固化不充分的問題，而使用無(wú)溶劑型涂料可以避免上述這些問題。另外無(wú)溶劑涂類可以厚涂、快干，能起到堵漏、防滲、防腐蝕的作用。 （4）環(huán)氧酚醛防腐蝕涂料環(huán)氧酚醛防腐蝕涂料是以酚醛樹脂為固化劑的一種環(huán)氧樹脂涂料。酚醛樹脂中含有酚羥基和羥甲基，在高溫下可引起環(huán)氧樹脂固化，而在常溫下兩者的混合物很穩(wěn)定，因此可制成穩(wěn)定的單組分涂料。這種涂料既具有環(huán)氧樹脂良好的附著力，又具有酚醛樹脂良好的耐酸性、耐熱性，因此是一種較好的附腐蝕涂料。33第33頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)21分，星期四 二、電氣絕緣環(huán)氧樹脂涂料 絕緣涂料是電機(jī)、電器制造必不可少的材料，其質(zhì)量的好壞對(duì)電工設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行壽命起著關(guān)鍵的作用。電氣絕緣涂料是絕緣材料中的重要組成部分，主要包括漆包線絕緣漆、浸漬絕緣漆、覆蓋絕緣漆、硅鋼片絕緣漆、黏合絕緣漆等。電氣絕緣涂料必須具有較好的綜合性能，如一般涂料的機(jī)械性能、防腐蝕性能，以及優(yōu)異的絕緣性能。環(huán)氧樹脂或改性后的環(huán)氧樹脂具有這些綜合性能，因此可作為電氣絕緣涂料使用。 電氣絕緣環(huán)氧樹脂涂料主要包