环氧树脂ppt原稿

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1、11环氧树脂及其绝缘材料 环氧树脂概述 双酚 A 缩水甘油醚型环氧树脂 环氧树脂的固化 应用环氧树脂时的主要辅助材料 环氧树脂性能与应用 云母制品环氧树脂概述环氧基与环氧化物环氧基：由两个碳原子和一个氧原子组成的三元环。 CHO环氧化物：含有环氧基的化合物，环氧乙烷 CHO2环氧树脂分子中含有两个或两个以上的环氧基，并在适当试剂作用下能固化得到网状结构的一类物质统称环氧树脂。环氧树脂种类：缩水甘油醚型环氧树脂缩水甘油酯型环氧树脂缩水甘油胺型环氧树脂酯环族环氧树脂酯肪族环氧树脂缩水甘油醚型环氧树脂：酚类缩水甘油醚醇类缩水甘油醚酚类缩水甘油醚型环氧树脂由含酚羟基化合物与环氧氯丙烷反应制得。常用有两

2、种：双酚型酚醛型。双酚型环氧树脂双酚型环氧树脂通式： CH2OCH2OBCH2OCH2OnBCH2CH2O特点：一分子含有两个环氧基，均在端部。双酚（HOBOH）结构与环氧树脂特点双酚 A：HOCH33OH22双酚 A 型环氧树脂产量占全部环氧树脂的 90%，成本低，用途广。 双酚 F： HOCH2OH双酚 F 型环氧树脂粘度低。双酚 S： HOSO2OH双酚 S 型环氧树脂固化快，热变形温度高。卤代双酚 A： HOCOHXXH3XX3卤代双酚 A 型环氧树脂耐电弧、阻燃。酚醛型环氧树脂由热塑性酚醛树脂的初期缩合物与环氧氯丙烷反应制得。通式为： OCH222OCH222OCH22n特点：环氧基

3、含量多，固化物交联密度大，力学性能和耐热性能高。醇类缩水甘油醚型环氧树脂由乙二醇，丙二醇，丙三醇或其缩聚物与环氧氯丙烷反应制得。聚丙二醇缩水甘油醚型环氧树脂结构式 CH2OCH2OC2H2OC2HOC2n缩水甘油酯型环氧树脂由含羧基化合物与环氧氯丙烷反应制得。邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂结构式COH2CH2OO特点：酯基极性较强，使环氧树脂粘结性较好，耐热性亦优于双酚 A 型环氧。33缩水甘油胺型环氧树脂由含氨基化合物与环氧氯丙烷反应制得。四缩水甘油基二氨基二苯甲烷型环氧树脂结构式 CH2OCH2ONCH2NCH2CH2OO三缩水甘油基三聚氰胺型环氧树脂结构式 CH2CH2NCNHC2CH

4、2CH2C2OO特点：耐热性和对金属的粘着性均高于双酚 A 型环氧。脂环族环氧树脂各类脂环族环氧树脂的结构式： OCH32OO33，4- 环氧基-6-甲基环己烷甲酸 -3，4-环氧基 -6- 甲基环己烷甲酯OCH2O CH2OO二氧化乙烯基环己烯 二氧化双环戊二烯O O二氧化双环戊烯基醚的两种旋光异构体 OCH332O二甲基代二氧化乙烯基环己烯OCH2AOCH2二氧化双环戊二烯醚（或酯） 式中 A 为： ，CH2OOCRO44树脂结构特点：环氧基直接连在脂环上。性能特点：分子量小，粘度低；固化物交联密度大；分子中无苯环，耐侯性好；各项性能均优于双酚 A 型环氧；制备工艺复杂，成本高。脂肪族环氧

5、树脂由脂肪烃链中的不饱和键用过氧化有机酸氧化而得。环氧化聚丁二烯结构式 CH2CH2OCH23CHCH2O2O2CH2树脂特点：环氧基在链中间，与脂肪链相连；分子中还有可进行化学反应的羟基和双键。双酚 A 缩水甘油醚型环氧树脂双酚 A 缩水甘油醚型环氧树脂是由双酚 A 与环氧氯丙烷反应制得，原料来源广，成本低，用途最广，产量最大，约占全部环氧树脂产量的 90%。双酚 A 缩水甘油醚型环氧树脂生成原理双酚 A 与环氧氯丙烷在碱催化下经溶液缩聚反应生成环氧树脂。反应机理： HOCH33OH+HOCH3O+H2HOCH33OCH2CH2lHOC33O+CH2CH2lHOC3H3OH+HOC3H3OC

6、H2CH2lHOCH3O+55HOCH3OCH2C2lHOCH3OCH2C2O+H2OC3C2OC2l+l的作用：催化，用量小。Na与闭环脱水的 反应，用量大。l+ + lNa2反应通式：(n+1) HOCH33OH+(n2) CHOCH2l+(n2) NaOHC2C2OCH33C2OHC2nCH33OC2C2O+(n2) NaCl+(n2) =0 19，实际生产和应用中一般 =05。n反应特点： 放热反应； 值（分子量）取决于环氧氯丙烷和双酚 A 配比； 有副反应。主要副反应：1、酚氧负离子对环氧基异常加成反应。O+CH2C2l OCH2l22、端环氧基在碱性条件下水解。CH2OCH2lNa

7、O2CH2CH2lONaOCH2CH2OCH2CH2ONaCH2CH2O3、产物分子中仲羟基与端环氧基反应，导致支化。+CH2OCH2lNaHCH2CH2O22ClHCH2CH2O CH2CH2O2266双酚 A 缩水甘油醚型环氧树脂制备工艺环氧树脂依分子量不同，有液体，固体之分，制备工艺不同。低分子量液体树脂的制备工艺分子量450 01n工艺流程图 A45hr20%30NaOH50604hrECH中等分子量固体环氧树脂制备工艺分子量5001500 25n一步法工艺流程图 50A10NaOHEC9013hr,NaCl150两步法工艺流程图 506A18019077高分子量固体环氧树脂制备工艺分

8、子量14002000 5n两步法工艺：第一步制备低分子量环氧树脂第二步用低分子量环氧树脂与双酚 A 反应双酚 A 型环氧树脂质量指标：软化点环氧基含量氯含量挥发物含量软化点软化点反映环氧树脂分子量的大小。软化点高，分子量大；软化点低，分子量小。低分子量环氧，液体，软化点50 ， 2；n中分子量环氧，固体，软化点 5090 ， 2 5；高分子量环氧，固体，软化点100 ， 5。 环氧基含量环氧基含量是环氧树脂的重要质量指标，一般用环氧值或环氧当量表示。环氧值：100 克环氧树脂中所含环氧基的克当量数。环氧值 10环 氧 基 数平 均 分 子 量环氧当量：含 1 克当量环氧基的环氧树脂克数。环氧当

9、量 平 均 分 子 量环 氧 基 数 环 氧 值环氧基百分含量：100 克环氧树脂中所含环氧基克数。环氧基百分含量 43环氧值（43 为环氧基当量）10环 氧 基 数 43平 均 分 子 量环氧值亦可反应分子量大小，环氧值越大，分子量越小。含氯量环氧树脂中的氯有两种：有机氯无机氯有机氯含量取决于：最后一次闭环反应的程度；环氧氯丙烷的回收程度。无机氯含量取决于：副产物 NaCl 的洗净程度。氯含量主要影响固化物的电性能。双酚 A 型环氧树脂的型号和质量指标 88环氧树脂的固化未固化的环氧树脂是粘性液体或脆性固体，呈线型结构，没有实用价值，只有用适当的试剂（固化剂）固化后，形成体型结构，环氧树脂才

10、能显示优良的性能，从而具有使用价值。环氧树脂固化反应主要是通过环氧基与固化剂反应实现。环氧基开环反应示意图 CH2OYXba能固化环氧树脂的固化剂种类很多，不同的固化剂固化环氧树脂的机理不同，固化产物的结构不同，性能不同，应用领域亦不相同。环氧树脂固化剂分类按固化剂化学结构分类：胺类固化剂亲核试剂酸酐类固化剂亲电试剂树脂类固化剂按固化温度分类：低温固化剂中温固化剂高温固化剂潜伏性固化剂按固化反应类型分类：催化型固化剂：固化剂起催化作用，使环氧树脂均聚而固化。一般用量少，对固化产物性能影响小，如：叔胺，硼胺络合物等；交联型固化剂：固化剂的官能基与环氧基反应形成交联而固化，用量取决于环氧基的量。一

11、般用量多，对固化产物性能影响大，如多元胺与酸酐类。电气绝缘材料中常用的固化剂：多元胺酸酐叔胺硼胺络合物合成树脂环氧树脂的固化机理环氧树脂的固化反应主要有三种类型1、环氧基与固化剂官能基之间的反应2、环氧基与羟基间的反应993、环氧基之间的反应环氧基与含羟基化合物的固化反应机理含羟基化合物：醇羟基化合物酚羟基化合物醇羟基与环氧基的反应机理ROH+C2HROCH2T20 +HOC2HR2COROCH2C2HO,固化反应特点1、含醇羟基化合物作为亲电试剂进攻环氧基2、醇类反应活性次序：伯醇仲醇 叔醇原因有两方面：电子效应，供电基使亲电性下降；空间效应，空间位阻增大。3、醇类与环氧基的反应在酸或碱的作

12、用下加速。例叔胺催化时，上述反应在 100下即可进行R3N+CH2OR3NCH2O+R3NCH2ROHR3NCH2O+RO2O+R 2CH2O+RCH2OROCH2C2HOCH2O酚羟基与环氧基的反应机理1010OH+C2OHOCH2CH2OCH22CHO固化反应特点酚羟基与环氧基的固化反应速度高于醇羟基与环氧基的固化反应速度。原因：苯环为吸电基团，使亲电过程加快。胺类固化剂与环氧树脂的固化反应机理常用胺类固化剂1、叔胺类：不含活性氢，属阴离子型催化固化剂。2、脂肪族伯胺和仲胺类：含活性氢，属交联型固化剂。3、脂肪族胺类4、芳香族胺类叔胺类固化剂固化环氧树脂的反应机理： R3N+CH2OR R

13、3NCH2ORCH2OR3NCH2OC2HR特点1、叔胺类固化剂很少单独使用，多用其催化其它多元胺或酸酐类固化剂与环氧基的反应；2、起催化作用时用量很少，为 0.13phr；3、起催化作用时要考虑叔胺的空间位阻效应；4、常用叔胺固化剂有：三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、咪唑类。2乙基4甲基咪唑结构式CH3NHC23CH3NHC23伯胺和仲胺类固化剂固化环氧树脂的反应机理1111RNH2+C2HORNHC2HO+CH2ORNHC2HO RNCH2OO+CH2ONR NCH2OR固化反应特点1、在 50左右，一个活性氢与一个环氧基反应；2、在 100左右，且环氧基过量时，仲羟基亦可与环氧基反应；3、

14、脂肪族胺多为液体，粘度小，使用方便；4、液体脂肪族胺挥发性大，有毒；5、使用期短，固化放热多；6、用量多时影响固化物电性能。固化剂用量计算固化剂用量以 100 质量份环氧树脂所需固化剂的质量份来表示，称作 phr。胺 分 子 量胺 当 量 胺 分 子 中 活 性 氢 数根据固化机理，活性氢数环氧基数 10胺 当 量胺 的 用 量 （ phr) 胺 当 量 环 氧 值环 氧 当 量选择固化剂应考虑的因素：固化湿度使用期限 对固化物性能的影响 脂肪胺的改性改性目的：1、是降低挥发性、毒性以及对水分和空气中 CO2 的敏感性；2、提高与环氧树脂相容性3、延长使用期限。芳香族胺固化环氧树脂的机理与脂肪胺相同固化特点1、固化温度高；2、使用期长；3、毒性小4、固化物耐热性能、介电性能、力学、化学稳定性好。硼胺络合物类固化剂与环氧树脂的固化剂反应机理1212硼胺络合物类属潜伏性固化剂三氟化硼固化环氧树脂机理： BF3+CH2ROCH2ROBF3OHCH2ROF3 CH2ORBF3 +HCH2OR+BF3BF3 在室温下几秒钟即可固化环氧树脂，使用不方便。BF3 中的 B 原子中有一个空轨道，而胺中的 N 原子上有一对未共用电子，因此 BF3 易与胺形成配价键，从而形成络合物，这种络合物与环氧树脂在低温下以“溶剂化”形式存在，结构如下 ： RNH2BF3+CH2OR F