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1、环氧树脂基础知识一环氧简介醮 环氧树脂(Epoxy Resin)是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学 试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。环 氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。(环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。它几乎没有单独的使 用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有应用价值，因 此环氧树脂归属于热固性树脂。属于网络聚合物范畴)醮分类：按室温下的状态，环氧树脂可分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。液态树脂指相对 分子质量较低的树脂，可用作浇注料、无溶剂胶粘剂和涂料等。固态树脂是相对分子
2、质量 较大的环氧树脂，是一种热塑性的固态低聚物，可用于粉末涂料和固态成型材料等 順 双酚A型环氧树脂双酚A型环氧树脂是由二酚基丙烷(双酚A)和环氧氯丙烷在碱性催化剂(通常 用NaOH)作用下缩聚而成。液态双酚A型环氧树脂：平均相对分子质量较低，平均聚合度n=01.8。当n=0 l 时，室温下为液体，如 YN1828, BE188(E-51), YN1826(E-44)等。固态双酚A型环氧树脂：平均相对分子质量较高。n =1.819。当n=1.85时为中 等相对分子质量环氧树脂。软化点为5595C。如长春化工BE501(E-20)，BE501(E-12)等。溶剂型环氧树脂是一种低分子量环氧树脂溶
3、液。将固体树脂与溶剂按照一定的比例 混合而成。例如BE501X75，主体树脂为501固体树脂(E-20)，X为溶剂(二甲苯)，75代 表固含。环氧树脂的特性指标1. 环氧当量(或环氧值)：环氧当量(或环氧值)是环氧树脂最重要的特性指标，表征树 脂分子中环氧基的含量。环氧当量是指含有1mol环氧基的环氧树脂的质量克数，以 EEW表示。而环氧值是指100g环氧树脂中环氧基的摩尔数。环氧基的含量直接关系到固化物交联密度的大小。从而成为影响固化物性 能的主要因素之一环氧当量100环氧值例如：BE188、YN1828=E-51，环氧值为051BE501=E-20，环氧值为02紙2黏度：环氧树脂的黏度是环
4、氧树脂实际使用中的重要指标之一。不同温度下，环 氧树脂的黏度不同，其流动性能也就不同。例如：普通液态双酚A树脂E-51的黏度在1200015000之间。需3软化点：环氧树脂的软化点可以表示树脂的分子量大小，软化点高的相对分子质量大，软化点低的相对分子质量小。例如：固态双酚A型环氧树脂E-12的软化点在8595C之间在调配环氧树脂胶液时，黏度是十分重要的使用性质，对操作性、脱泡性等有很 大影响。在用作浇注和灌封材料、液体胶黏剂和液体涂料、预浸料等时，黏度是 一个至关重要的性能。液态双酚A型环氧树脂自身的粘度及固态双酚A型环氧树 脂一定浓度溶液的黏度都随平均对分子质量的增加而增大，逍相对分子质量分
5、 布（即分散性）的减小而降彳氐例如工业生产的平均相对分子质量最低（环氧当量 = 190,其中n = 0的组份占87%88%）的双酚A型环氧树脂的黏度为1014Pa s,而经提纯后不含高相对分子质量组份的环氧树脂的黏度仅为3Pas。环氧树脂的黏度对温度的敏感 性很大，温度不大的改变会引起黏度的很大变化。此效应在wgkq用环氧树脂胶液时 是很重要的。双酚A型环氧树脂是由聚合度不同的同系化合物组成的。所以它没有明确的熔 点，只有一个熔融温度范围，称为软化点。固态双酚A型环氧树脂的软化点和熔融黏 度在粉末涂料等应用中非常重要。软化点和熔融黏度受平均相对分子质量和相对分子 质量分布的支配。熔融黏度随温度
6、的升高迅速下降。显然，粘度和软化点在一定程度上反应出平均相对分子质量和相对分子质量分 布的大小。需5氯含量水解氯：它的水解产生HC1并在树脂分子端基多了一个吸水性的羟基（-OH）。HC1的 存在有腐蚀性并影响环氧树脂固化物的绝缘性和高温电性能;有机氯的存在还会影响树脂的 固化速度。无机氯:主要是在合成树脂反应时产生的大量NaCl,虽经水洗，但仍可能残留微量NaCl。 它的存在常温下就会影响环氧树脂固化物的电性能。通常在树脂生产过程中，只要加强水洗， 一般都能做到含量很低。测量的单位为PPM或者为mg/kg。晰色泽色泽（G）:是代表使用GARDENNER即加氏色泽法测量的1无色或略带色2淡黄色3
7、黄色4深黄色或棕黄色环氧树脂固化物的优缺点詰优点：1力学性能强2附着力好3固化物收缩率小4工艺性好5优良的电气绝缘性能6稳定性好，优良的耐化学品性能體缺点：1耐候性差2低温固化性能差三供应商我公司代理知名名牌的供应商的环氧树脂，如廉长春化工：BE188 （EL）, BE186 （EL）, BE501X75, BE501, BE504需 扬农锦湖：YN1828, YN1826, YN1827陆 昆山国都：YDF-170，YDPN-638皓南通蓝星:0164（行情货）河北廊坊诺尔信，张家港衡业。友谊化工国内其他生产厂家：昆山南亚，无锡三木，大连齐化，岳阳石化，广州宏昌，无锡树脂厂，上海元邦国外生产
8、厂家：选择如何判别EP的好坏？一看出身 知名厂商（DOW、shell、宏昌、南亚、长春等）二步法生产工艺优质原料（BPA：聚碳级、三井、三菱、LG、锦湖、南亚等；ECH:天化、扬农等） 新生产技术：大日本油墨二看表观色相越浅越好、透明度越高越好、杂质越少越好山寨小厂一步法生产工艺固化收缩率小低质原料（BPA:环氧级、俄罗斯、太阳等；ECH:岳化、华泰等）老生产技术：东都化成老设备三看数据环氧值、软化点分布越窄越好（根据实际需求）；氯含量越低越好，有机氯高涂层脆、抗冲击差、易脱落，无机氯高EP色泽发浑、易 自交联、涂层防腐性能差。四看实际使用效果产品好坏最终的还是需要实际的使用检验合成方法1.2
9、合成方法液态双酚A型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种：一步法和二步法。步法又可分为一次加碱法和二次加碱法。二步法又可分为间歇法和连续法。一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚，即开环和闭环反 应在同一反应条件下进行的。目前国内产量最大的E44环氧树脂就是采用一步法 工艺 合成的。二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂（如季铵盐）作用下，第一步通过加成 反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体，第二步在NaOH存在下进行闭环反应，生成环氧树脂。二步法的优点是：反应时间短；操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时 间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。国尚一51、E
10、54 环氧树脂就是采用二步法工艺合成的。固态双酚A型环氧树脂的合成方法大体上也可分为两种：一步法和二步法。步法又可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂法。二步法又可分为本体聚合法和催化 聚合法。一步法（国外称Taffy法）工艺是将双酚A与环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚 反应，用于制造中等相对分子质量的固态环氧树脂。国内生产的E20、E14、E 12二步法（国外称advancment法）工艺是将低相对分子质量液态 型环氧树脂和双 酚A加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应不断扩链，最后形成高相 对分子质量的固态环氧树脂，一10、E06、E03 等都米用此方法合成一步法合成时，反应是在水中呈乳状
11、液进行的。在制备高相对分子质量树脂时， 后处理较困难。制得的树脂相对分子质量分布较宽，有机氯含量高。不易得到环 氧值高、软化点亦高的产品，以适应粉末涂料的要求。而二步法合成时，反应呈均相 进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂相对分子质量分布较窄，有机氯含量较低， 环氧值和软化点可通过配比和反应温度来控制和调节。具有工艺简单、操作方便、设 备少、工时短、无三废、一次反应即可、产品质量易控制和调节等优点，因此日益受到 重视。等环氧树脂基本上均采用此法环氧树脂应用三大特点1 具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求， 设计出针对性很强的最佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特
12、点和优点。但是每个最佳配方都有一定的适用范围 （条件），不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“万能” 的最佳配方。必须根据不同的条件，设计出不同的最佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同，所以环氧树脂的固化 历程，即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化 工艺 条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出最佳材料配方设计 和工 艺设计是环氧树脂应用技术的关键，也是技术机密所在。 就必须深入了解和掌握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间 的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计
13、和工 艺设计中得心应手， 运用自如，取得最佳方案，生产和开发出性能最佳、成本最低的环氧材料和制品 不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化，能在潮湿 表 面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求 的适 应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的 要求， 减少投资，降低成本。 在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定 的 影响。但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其 是对 综合性能要求高的领域。固化剂显在型固化剂为普通使用的固化剂，而潜伏型固化剂则指的是：这类固化剂与环
14、氧树脂混合后，在室温条件下相对长期稳定（一般要求在3个月以上，才具有较 大实用价值，最理想的则要求半年或者1 年以上），而只需暴露在热、光、湿气等条件 下，即开始固化反应。加成聚合型固化剂有多元胺、酸酐、多元酚、聚硫醇等。其中最重要、应用最广 泛的是多元胺和酸酐，多元胺占全部固化剂的71，酸酐类占23，。从应用角 度出发，多元胺多数经过改性，而酸酐则多以原来的状态，或者两种、三种低温共融混合 使用。各种固化剂的固化温度各不相同，固化物的耐热性也有很大不同 固化剂按用途可分为常温固化剂和加热固化剂。如前所述，环氧树脂高温固化时 一般性能优良，但是在土木建筑中使用的涂料和粘接剂等由于加热困难需，要
15、常 温固化；所以大都使用脂肪胺、脂环映以及聚酰胺等，尤其是冬季使用的涂料和粘接 剂不得不与多异氰酸酯并用，或使用具有恶臭气味的聚琉醇类。 至于中温固化剂和高温固化剂，则要以被着体的耐热性以及固化物的耐热性、粘 接性和耐药品性等为基准来选择。选择重点为多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有 优良的电性能，所以广泛用于电子、电器方面。脂肪族多胺固化物粘接性以及耐碱、耐水性均优良。芳香族多胺在耐药品性方面 也是优良的。由于氨基的氮元素与金属形成氢键，因而具有优良的防锈效果。胺 质量浓度愈高，防锈效果愈好。酸酐固化剂和环氧树脂形成酯键，对有机酸和无机酸 显示了高的抵抗力，电性能一般也超过了多胺。环氧材料的性能不仅取决于环氧树脂的结构与性能、固化剂和添加剂的结构与性 能，以及它们之间的配比，而且也取决于它的成型固化历程。相同的配方在不同 固化工艺参数和程序下所得固化物的结构和性质具有很大的差异环氧胶液（液态环氧树脂胶液，或环氧树脂溶液，或环氧树脂熔液）对固体材 料（纤维、填料、被粘接面、涂层基底等）的润湿、浸渍。也可制成预浸料或模塑 料。固化成型工艺过程的质量监控方法主要有两类，即静态监控固化工艺法和动态监 控固化工艺法。
