環(huán)氧樹脂及其合成

關(guān)于環(huán)氧樹脂及其合成1.1環(huán)氧樹脂的定義與特征

定義：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)的一類有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子量都很小。一般在350～500之間。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)。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)。第2頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天

樹脂品種繁多，可選擇范圍非常廣泛；

1）從分子結(jié)構(gòu)上可分為縮水甘油醚類環(huán)氧、縮水甘油酯類環(huán)氧、縮水甘油胺類環(huán)氧、脂肪族環(huán)氧、脂環(huán)族環(huán)氧；

2）從形態(tài)上有低粘度液體環(huán)氧和固態(tài)環(huán)氧；

3）從功能上可分為普通環(huán)氧和高性能環(huán)氧；

4）從價(jià)位上有低檔、中檔和高檔之分。

1.2、形式多樣第3頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.縮水甘油醚類

2.縮水甘油酯類

3.縮水甘油胺類4.脂肪族環(huán)氧5.脂環(huán)族環(huán)氧第4頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3、粘附力強(qiáng)

EP分子中含有大量極性羥基和醚鍵，對(duì)各種物質(zhì)均有很高的粘結(jié)力。除了聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯不能直接用EP粘結(jié)外，對(duì)絕大多數(shù)的金屬和非金屬都有很好的粘結(jié)性，有“萬(wàn)能膠”之稱。它與許多非金屬材料（如玻璃、陶瓷、木材）的粘結(jié)強(qiáng)度往往超過(guò)材料本身的強(qiáng)度，是結(jié)構(gòu)膠粘劑的主要成分之一。第5頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.4、收縮率低

環(huán)氧樹脂的固化是通過(guò)加成方式進(jìn)行的，固化過(guò)程中沒(méi)有水和其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。另外，環(huán)氧樹脂本身具有羥基，再加上環(huán)氧基固化時(shí)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熱固性樹脂中最低的品種之一，一般為1～2％。第6頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.5、機(jī)械強(qiáng)度高

固化后的環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，而分子結(jié)構(gòu)致密，所以其機(jī)械強(qiáng)度明顯高于酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂。如樹脂澆鑄體的彎曲強(qiáng)度：

EP:120~140MPaUP:80-100MPaPH:60-90MPa第7頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.6、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)

固化后的環(huán)氧樹脂主鏈?zhǔn)敲焰I和苯環(huán)、三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)致密又封閉，因此具有具有優(yōu)異的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性，性能優(yōu)于UP和PH。第8頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.7、電絕緣性優(yōu)良

固化后的環(huán)氧樹脂吸水率低，不再具有活性基團(tuán)和游離的離子，因此具有優(yōu)異的電絕緣性能。另外，EP組分單一、純度高。

體積電阻率（ρv）1×1013～15

介電常數(shù)（ε）3～4

介質(zhì)損耗角正切（tgδ）＜0.004第9頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.8、尺寸穩(wěn)定性好

上述性能的綜合，使得固化后環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。第10頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.1環(huán)氧樹脂的命名方法1.代號(hào)與型號(hào)主要有E、F、R（二氧化雙環(huán)戊二烯環(huán)氧）等。型號(hào)“E-51”表征的意義。2.主要指標(biāo)環(huán)氧值或環(huán)氧當(dāng)量。

環(huán)氧值：100g環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基團(tuán)的物質(zhì)的量（或克當(dāng)量數(shù)）。

環(huán)氧當(dāng)量：含有1克當(dāng)量環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)。環(huán)氧值×環(huán)氧當(dāng)量＝100

表征意義：反應(yīng)活性，相對(duì)分子量的大小第11頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂

1、主要原料

（1）二酚基丙烷-雙酚A

（2）環(huán)氧氯丙烷：非常活潑，可與多種試劑進(jìn)行反應(yīng)。第12頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天

雙酚A型環(huán)氧樹脂實(shí)際上是由低分子量的二環(huán)氧甘油醚、雙酚A以及部分高分子量聚合物組成的，雙酚A與環(huán)氧氯丙烷的摩爾配比不同，其組成也就不同：第13頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天可以看出，環(huán)氧氯丙烷與雙酚A的摩爾比必須大于1︰1才能保證聚合物分子末端含有環(huán)氧基。環(huán)氧樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量隨雙酚A和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比的變化而變化，一般說(shuō)來(lái)，環(huán)氧氯丙烷過(guò)量越多，環(huán)氧樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量越小。若要制取相對(duì)高分子達(dá)數(shù)萬(wàn)的環(huán)氧樹脂，必須采用等摩爾比。工業(yè)上環(huán)氧氯丙烷的實(shí)際用量一般為雙酚A化學(xué)計(jì)量的2~3倍。第14頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（2）合成工藝工業(yè)上，雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)方法主要有一步法和二步法兩種。低、中相對(duì)分子質(zhì)量的樹脂一般用一步法合成，而高相對(duì)分子質(zhì)量的樹脂既可用一步法，也可用二步法合成。

(1)一步法一步法是將一定摩爾比的雙酚A和環(huán)氧氯烷在NaOH作用下進(jìn)行縮聚，用于合成低、中相對(duì)分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂。國(guó)產(chǎn)的E-20、E-12、E-14和E-44等環(huán)氧樹脂均是采用一步法生產(chǎn)的。一步法又可分為水洗法、溶劑萃取法和溶劑法。

水洗法是先將雙酚A溶于10%的NaOH水溶液中，在一定溫度下一次性加入環(huán)氧氯丙烷，使之進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后靜置，除去上層堿液，然后用沸水洗滌十幾次，除去樹脂中殘存的堿和鹽類，最后脫水即得產(chǎn)品。第15頁(yè),共17頁(yè)，2024年2月25日，星期天

溶劑萃取法與水洗法基本相同，只是在后處理時(shí)在除去上層堿水后，不是先用沸水洗滌，而是先用溶劑將樹脂萃取出來(lái)，再經(jīng)水洗、過(guò)濾和脫除溶劑得產(chǎn)品。此法生產(chǎn)的樹脂雜質(zhì)比水洗法少，樹脂透明度好。國(guó)內(nèi)廠家多采用此法。

溶劑法是先將雙酚A、環(huán)氧氯丙烷和有機(jī)溶劑投入反應(yīng)釜中，攪拌溶解后，升溫到50~75℃，滴加NaOH溶液使之進(jìn)行反應(yīng)。也可先加入催化劑使反應(yīng)物醚化，然后再加入NaOH溶液脫HCl進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)。到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)后加入大量的溶劑進(jìn)行萃取，之后進(jìn)行水洗、過(guò)濾，脫除溶劑后即得產(chǎn)品。本法反應(yīng)溫度易于控制，樹脂透明度好，雜質(zhì)少，收率高。

(2)二步法

二步法又有本體聚合法和催化聚合法兩種。本體聚合法是將低相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂和雙酚A加熱溶解后，再在200℃高溫下反應(yīng)2小時(shí)即得產(chǎn)品。本體聚合法是在高溫下進(jìn)行，副反應(yīng)多，生成物中有支鏈，產(chǎn)品不僅環(huán)氧值低，而且溶解性差，反應(yīng)過(guò)程中甚至?xí)霈F(xiàn)凝鍋現(xiàn)象。催化聚合法是將低相對(duì)分子質(zhì)量的雙酚