環(huán)氧樹脂生產工藝課件

環(huán)氧樹脂的生產工藝⒈概述⒉兩種重要的縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂的合成機理⑴雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成反應⑵酸法酚醛環(huán)氧樹脂的合成反應⒊雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產工藝⒋雙酚A型環(huán)氧樹脂的固化⒌環(huán)氧樹脂的性能和用途第九章體型縮聚物聚合原理與工藝環(huán)氧樹脂的生產工藝一概述

分子中含有兩個以上環(huán)氧基團的合成樹脂稱為環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂于1947年首先在美國進行了工業(yè)化生產。在80年代以前，主要研究樹脂的合成，80年代以后，對于它的改性、固化機理和產物結構、性能的研究顯得更為活躍，成就更大。環(huán)氧樹脂的生產工藝我國的環(huán)氧樹脂的開發(fā)始于1956年，1958年上海開始工業(yè)化生產。經過近50年的發(fā)展，我國環(huán)氧樹脂的生產和應用已經取得了很大成就，環(huán)氧樹脂的品種、產量和質量得到不斷提高。⒈環(huán)氧樹脂的分類環(huán)氧樹脂的種類很多，并且不斷有新品種出現(xiàn)。環(huán)氧樹脂的分類方法也很多。通常按其化學結構和環(huán)氧基的結合方式大體上分為五類環(huán)氧樹脂的生產工藝⒉環(huán)氧樹脂的命名（GB1630－79）環(huán)氧樹脂代號：

E－雙酚A型環(huán)氧樹脂

ET－有機鈦改性雙酚A型環(huán)氧樹脂

EG－有機硅改性雙酚A型環(huán)氧樹脂

EX－溴改性雙酚A型環(huán)氧樹脂

F－酚醛環(huán)氧樹脂

G－硅環(huán)氧樹脂等。習慣命名原則為：

環(huán)氧樹脂的生產工藝環(huán)氧樹脂的生產工藝

舉例：某一牌號環(huán)氧樹脂，以雙酚A為主要組成物質，其環(huán)氧值指標為0.48～0.54mol/100g，則其平均值為0.51mol/100g，該樹脂的全稱為E－51環(huán)氧樹脂。

根據(jù)GB1630-89的命名法又有新的規(guī)定。

即環(huán)氧樹脂縮寫代號用“EP”表示。環(huán)氧樹脂的牌號由兩個數(shù)字組組成，兩組數(shù)字間用一短線連接。第六節(jié)環(huán)氧樹脂的生產工藝⒊環(huán)氧基含量的表示方法環(huán)氧基是環(huán)氧樹脂的特性基團，它的含量多少是這種樹脂最為重要的指標。描述環(huán)氧基含量有3種不同的表示法:

環(huán)氧當量：指含有1mol環(huán)氧樹脂的質量，其單位為g／mol。這一表示方法常被美國、歐洲、日本采用。環(huán)氧樹脂的生產工藝

環(huán)氧值：每100g樹脂中含有環(huán)氧基的物質的量（mol數(shù)）,其單位為mol／100g。我國采用這一表示方法。

環(huán)氧質量分數(shù)：每100g樹脂中含有環(huán)氧基的質量，其單位為g／100g。這一表示方法常被俄羅斯、東歐等國采用。M——環(huán)氧樹脂平均相對分子質量

f——環(huán)氧基團數(shù)環(huán)氧樹脂的生產工藝二.兩種重要的縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂的合成機理1．雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成反應雙酚A型環(huán)氧樹脂低聚體是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷經縮聚反應而得。其合成反應簡式如下：

環(huán)氧樹脂的生產工藝2酸法酚醛--環(huán)氧樹脂的合成反應環(huán)氧樹脂的生產工藝三雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產工藝

⒈雙酚A型環(huán)氧樹脂的分類根據(jù)環(huán)氧樹脂的分子結構式工業(yè)上生產的環(huán)氧樹脂牌號很多，其平均相對分子質量一般為340~7000。分為三類：環(huán)氧樹脂的生產工藝

⑴n＝0～2，低相對分子質量，室溫下為液體。如E-31。（n＝0時，分子量為340）

⑵n＝2～5，中等相對分子質量，室溫下為固體，軟化點為50℃～90℃，如E-20。

⑶n＞5，高相對分子質量，室溫下為固體，軟化點＞100℃，如E-03。

環(huán)氧樹脂的生產工藝⒉雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產工藝三種不同相對分子質量的環(huán)氧樹脂，其生產配方、工藝控制簡單列為下表：表1：不同分子質量環(huán)氧樹脂的工藝控制對比工藝控制低相對分子質量(n=0)中等相對分子質量高相對分子質量(n=4)配比（mol比）雙酚A∶

環(huán)氧氯丙烷∶

氫氧化鈉理論(n+1)/(n+2)/(n+2)1∶2∶2二者之間1∶1.2∶1.2實際1∶2.75∶2.42二者之間1∶1.218∶1.185加料方式先將雙酚A溶于環(huán)氧氯丙烷中，然后滴加氫氧化鈉溶液。先將雙酚A溶于氫氧化鈉溶液，然后將其滴加到環(huán)氧氯丙烷中。先將雙酚A溶于氫氧化鈉溶液，然后將環(huán)氧氯丙烷一次加入其中。氫氧化鈉用量過量與理論配比相當濃度30%10%加入方式分兩批滴加一次性加入反應溫度(℃)50~5555~8585~95反應時間（h）8~122~4環(huán)氧樹脂的生產工藝

⑴低相對分子質量環(huán)氧樹脂的生產工藝①反應機理：

如此經過開環(huán)、閉環(huán)的循環(huán)過程，最后反應成環(huán)氧樹脂的大分子：

環(huán)氧樹脂的生產工藝⑵低相對分子質量環(huán)氧樹脂工藝流程方框圖：環(huán)氧樹脂的生產工藝四

雙酚A型環(huán)氧樹脂的固化低聚體本身是熱塑性的線型大分子，是淡黃色至青銅色的粘稠液體或脆性固體，不能直接用作材料使用，必須在使用時加入固化劑，在一定溫度下使之交聯(lián)固化生成體型交聯(lián)的高聚物才具有使用價值。環(huán)氧樹脂的固化劑分為兩類：

催化型固化劑：僅發(fā)生催化作用的固化劑；

結合型固化劑：參與固化反應的固化劑。環(huán)氧樹脂的生產工藝

1．催化型固化劑⑴lewis酸

lewis酸中有BF3、AlCl3、SnCl4和ZnCl2等。⑵lewis堿

lewis堿中主要是叔胺等。

2．結合型固化劑⑴多元胺類多元胺類中有乙二胺、己二胺、間苯二胺、伯胺、仲胺和多乙烯多胺（二乙烯三胺、三乙烯四胺等）。⑵有機多元酸和酸酐有機多元酸和酸酐中有鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐和均苯四酸二酐等。環(huán)氧樹脂的生產工藝3環(huán)氧樹脂低聚體的固化反應

酸酐的固化機理（高溫固化150℃~160℃）：

⑴酸酐上的羧基與環(huán)氧樹脂主鏈上的羥基反應，形成單酯：環(huán)氧樹脂的生產工藝⑵單酯再與另一環(huán)氧樹脂大分子主鏈上的羥基反應生成雙酯環(huán)氧樹脂的生產工藝⑶酸酐上的羧基與環(huán)氧樹脂上的環(huán)氧基反應二胺的固化機理（室溫固化）：環(huán)氧值和固化劑用量的計算：環(huán)氧樹脂的生產工藝

4．固化劑用量的計算用胺做固化劑時其用量一般為環(huán)氧樹脂質量的10%~15%；用酸酐做固化劑時其用量一般為環(huán)氧樹脂質量的10%~20%；用低相對分子質量的聚酰胺做固化劑時其用量一般為：環(huán)氧樹脂∶聚酰胺=1∶1（質量比）。為了提高膠粘強度，可以用幾種固化劑混用。如將低相對分子質量的聚酰胺、間苯二胺和4,4′-二氨基二苯甲烷混合使熱變形溫度有所提高，膠粘劑的耐熱性能較好。環(huán)氧樹脂的生產工藝五、環(huán)氧樹脂的性能和用途⒈雙酚A型環(huán)氧樹脂的大分子結構特征⑴大分子兩端是反應能力很強的環(huán)氧基，主鏈上是反應能力很強的羥基。環(huán)氧基和羥基賦予樹脂反應性，使樹脂固化物具有很強的內聚力和粘接力。⑵大分子中有極性基團醚鍵和羥基。有助于提高浸潤性和黏附力。⑶醚鍵使大分子具有柔順性。增加了樹脂的韌性和耐腐蝕性。⑷苯環(huán)賦予樹脂耐熱性和剛性。環(huán)氧樹脂的生產工藝

雙酚A環(huán)氧樹脂分子中含有多種可發(fā)生不同功能作用的基團：如下圖：

環(huán)氧樹脂的生產工藝⒉環(huán)氧樹脂的應用特性：⑴粘結強度高，粘結面廣。

⑵收縮率低。環(huán)氧樹脂的固化主要是依靠環(huán)氧基的開環(huán)加成聚合，因此固化過程中不產生低分子物。環(huán)氧樹脂本身具有仲羥基，再加上環(huán)氧基固化時派生的部分殘留羥基，它們的氫鍵締合作用使分子排列緊密，因此環(huán)氧樹脂的固化收縮率是最低的。⑶穩(wěn)定性好。其性能優(yōu)于酚醛樹脂和聚酯樹脂。⑷優(yōu)良的電絕緣性。固化后的環(huán)氧樹脂吸水率低，不環(huán)氧樹脂的生產工藝再具有活性基團和游離的離子，因此具有