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1、环氧树脂April 12, 20072 Advanced Materials大纲合成制作固化反应环氧产品的种类和性能环氧和其他热固树脂的比较3 Advanced Materials环氧的合成4 Advanced Materials双酚A环氧树脂结构5 Advanced Materials双酚A 环氧树脂结构和性能的关系OO O HOOOOCH3CH3C H3C H3nHigh aromatic content Hydroxyl groupsChain terminated epoxy group Ether linkageStiffnessTemperature resistanceHydro
2、phobicityChemical resistance Adhesion and reactivity Functionality 6 Advanced Materials双酚A 的合成 酚和丙酮的反应2 (bis) phenol A(cetone)Bisphenol A 7 Advanced Materials双酚A 环氧树脂的合成 (I)双酚A和环氧氯丙烷的缩聚反应NaOHChlorohydrin8 Advanced Materials双酚A 环氧树脂的合成 (II)Ring closure（环聚）of chlorohydrin under the effect of NaOH to f
3、orm glycidyl ether（甘油醚）+ NaOH- HClNaCl 是副产品必须不断去除.Easy hydrolyzable chloride (EHC)9 Advanced Materials双酚A 环氧树脂的合成 (III) 2 Xn = 1, .CatalystAddition of Bisphenol A to diglycidylether of Bisphenol A (DGEBA)10 Advanced Materials双酚A 环氧树脂合成反应副产物多元体 (oligomer) 高分子 未反应的原材料 半反应的原材料 - glycol (A1E1D1) -chloro
4、hydrins (AnE1C1 or AnC2) -A1E1S111 Advanced Materials双酚A 环氧HPLC色谱图12 Advanced Materials双酚A环氧树脂的液相色谱放大图13 Advanced Materials双酚A环氧树脂的GPC图BLRGT7014n=1n=014 Advanced Materials预聚体 (Prepolymers) 单体，双体，多元体，预聚体 预聚体是较大的多元体，在常温下是固体，但加温后变成仍 有一定流动性的液体。也可解释为未达凝胶点的单聚物。 用途是：控制流变性能，便利加工；监控凝胶网络，达到预 期的性能。 例子：固体树脂(BSR
5、), 酚醛环氧(EPN)15 Advanced Materials固体双酚A树脂的分子量分布GT7071GT7014GT6097GT6610n=016 Advanced Materials双酚F环氧树脂和EPN的合成 OOOOn = 1, .OOFormaldehydeP(henol) N(ovolac)2417 Advanced Materials酚醛环氧（EPN）的特性相对于双酚A环氧，EPN的好处有：较高的官能团 较高的胶联密度 较高的热学性能 对化学溶剂抗拒性强但是它黏度较高18 Advanced Materials双酚F环氧树脂的液相色谱GY28119 Advanced Materi
6、als脂环族环氧的合成非饱和碳氢化合物可用 peroxides 或 peroxy acids 来环氧化RCO3H20 Advanced Materials脂环族环氧的合成 (II)21 Advanced Materials固化反应22 Advanced Materials环氧和胺的反应 (I)NH2NH2CH3CH3OOOOCH3CH3OOONHNH2OHPrimary amine 伯胺DGEBASecondary amine 仲胺23 Advanced Materials环氧和胺的反应 (II)OCH3CH3OTertiary amine 叔胺RSecondary amine 仲胺24 Ad
7、vanced Materials与胺固化的特殊性环氧和胺的比例非常重要大量放热胺的种类决定了反应速率，工作寿命，固化过程， 和玻璃转化温度安全处理步骤胺致发白 (blushing)25 Advanced Materials和酸酐反应OOHOOOORR1st step: AdditionEster group2nd step: Addition or Condensation26 Advanced Materials酸酐固化的特殊性需要羟基来开环 可用 咪唑（imidazole） 催化剂 可工作时间长，低混合黏度 (适合缠绕和拉挤成型 ) 通常需要高温 (100 - 140C) 和长固化时间 良
8、好机械性能 高Tg (130 - 180C)27 Advanced Materials固化剂Tg 的比较（和BLR反应）28 Advanced Materials加成物 (Adduct)Adduct = add(ition) + prod(uct) 定义：树脂已和所有的胺反应，只要在加多余的树脂就可以 行固化反应。为什麽要加成物： 控制交联网的构形 (configuration) 加长相邻交联点之间的分子量，以提高韧性 利用自身叔胺的催化效益，提高反应速率加成物的制作： 双酚A环氧加过量的胺 (例：Aradur 943)29 Advanced Materials催化反应特殊催化剂可引导环氧开环
9、而达成均聚反应 （ homopolymerization）开环可通过加温，紫外光，或电子束 （electron beam） 来达成如此固化的物件通常是坚硬，易脆，缺乏弹性和 延展性自聚物没有脂键，只有醚键，抗水和化学品能力 强30 Advanced Materials叔胺催化的聚合反应开环和羟基反应链反应31 Advanced MaterialsLewis 酸催化的反应BF3MEA (monoethyl amine)BFFFOR+HORRRORROH+BFFFAmine complexAmine complex32 Advanced Materials环氧固化反应热的效应都是放热反应大反应热可
10、以提升Tg, 同时也引发安全顾虑反应热大，造成大收缩，形变，和大热应力33 Advanced Materials固化反应的反应热34 Advanced Materials+ 适当的保护措施安全处理 =明确的危险评估 确认危险性的关键阶段 (可能的曝露, 放热反应的危险性) 评估安全和健康条件(曝露的种类, 产品的标签) 使用适当的保护装备 (安全步骤的侦测, 防护设备的种类) 最重要的是员工的培训固化过程的安全顾虑35 Advanced Materials交联网络 树脂固化剂36 Advanced Materials环氧基材 (building blocks) 和 配方产品 (formulat
11、ed product)37 Advanced Materials环氧基材 (building blocks)Building blocks 是以合成化学为本位，这类产品是直接合成 出来的产品 不同基材的差别在于不同的骨架化学结构 由于骨架化学结构的不同，使得他们拥有不同的物理状态和 终端性能38 Advanced Materials配方产品 (formulated system)一种环氧或多种环氧的混合体，再参杂了其他的填料和助剂 ，经过混合搅拌，或简单的反应，达到一定的改性，以确保 他的终端性能 配方产品都有一个极为明确的终端应用，但是基材没有 配方产品我们保证终端的性能 (performa
12、nce)， 但是基材我们只保证它的规格 (specification)39 Advanced MaterialsResin Building Blocks标准树脂:双酚A液态环氧双酚A固态环氧双酚F液态环氧EPN 半固态环氧ECN 固态环氧特性树脂:特性双酚A环氧多官能环氧溴化双酚A环氧环氧稀释剂脂环族环氧水性环氧40 Advanced Materials双酚A和F液态环氧特点:低价位可操作黏度整体性能良好抗化学品性能好应用:一般工业复材制作接着剂灌封Potting Compounds and 封装Encapsulates41 Advanced Materials韧性树脂XU 3508XU 7
13、1790.04LTactix 695PY 4122LT 1522GT 7072GT 7074应用:接着剂密封胶飞轮 （Fly Wheels）汽车配件42 Advanced Materials低黏度树脂应用: 运动器材 手糊工艺 导入成型工艺 缠绕工艺 拉挤成型工艺优越性: 容易混合 容易操作LY 1564 黏度 =12001400 cps EEW = 165 175Tactix 123: 黏度 = 4400-5600 cps EEW = 172 - 176PY 306 CH 黏度 = 1200-1800 cps EEW = 159 - 17043 Advanced Materials低氯树脂
14、树脂种 类黏度 25CWPEEHC (ppm)GY 2600Bis-A11-14K186-190 300Quartex 1010Bis-A11-14K182-190 200Tactix 756DCPDS.Pt. 77- 87C245-265 10044 Advanced MaterialsEPN和ECN树脂特性:高耐化学性高热学性能中低度成本高黏度液体 (EPNs)低熔点固体 (ECNs)应用:一般工业应用粘着剂封填剂密封剂模具和浇铸复合材料45 Advanced Materials抗湿树脂 树脂种 类软化点WPE 官能度Tactix 556DCPD50-55C215- 2352.2Tacti
15、x 756DCPD77-87C245- 2653.2Tactix 742THPM50C150- 1703.046 Advanced Materials- 7000 - 19000 cP 50C. for MY 720- 4000 cP 50C. for MY 721/ XB9721 有6 种不同黏度级别 MY 721有高单体含量 83 - 89%MY 720, MY721 & XB 9721MY 720, MY721 & XB 972147 Advanced Materials MY 0600 MY 0600 basedbased on on meta-aminophenolmeta-aminophenol For comparison MY0500 and MY0510 are based on para- aminophenol :三官能树脂48 Advanced MaterialsMY 0510, MY0500MY 0510, MY0500 低黏度 250C. 700 cP (0510)3000 cP (0500) 与多种工程塑料相容 两者
