环氧树脂

一类含环氧基团的热固性树脂,英文缩写为EP。每个分子中一般含有两个或两个以上的环氧基团。由于每一个环氧基团的官能度是2,所以固化后的环氧树脂是一种体型高分子。其粘合性优异,是良好的胶粘剂。最重要的品种是双酚A环氧丙基醚类环氧树脂。

图

制备方法

制备环氧树脂的方法主要有两种:一种是以含有羟基、羧酸基、氨基等活泼氢的化合物为原料,与含有环氧基团的化合物如环氧氯丙烷作用,引入环氧基团;另一种是以含有烯键的化合物为原料,通过氧化或其他方法形成环氧基团。

双酚A环氧丙基醚类环氧树脂

以双酚A即2,2-二(对羟苯基)丙烷和环氧氯丙烷为原料,在碱存在下制得。反应如上所示。由于双酚 A与环氧氯丙烷的配比和反应条件等的不同,可得到n为不同数值的环氧树脂。但一般n的数值不大,在0和10之间,分子量为 340~3180。n值小的环氧树脂的分子量小,环氧值(每100克树脂所含的环氧基数)大,是粘稠的液体,随着n值的增大,粘度相应地增大,以至成为固态的树脂。环氧树脂主要是通过两端的环氧基团进行固化反应的,所以分子量大的环氧树脂固化后所得的高分子的交联度反而小,因而柔性较好,但高温性能较差。

其他类型环氧树脂

以含有烯键的化合物为原料制得的环氧树脂,种类也不少,大多是具有脂环结构的环氧化合物,例如:

公式 符号

这类环氧树脂大都具有粘度较低,耐温性能、耐光性能较好的特点,但生产成本较高,使用量较少。

如以其他含活泼氢的化合物代替双酚A为原料,与环氧氯丙烷作用,则可制得不同种类的环氧丙基醚类环氧树脂。如用线型酚醛树脂为原料,可得酚醛环氧树脂。它是一类多环氧环氧树脂,耐高温性能较好。以四氢或六氢邻苯二甲酸为原料,可制得相应的环氧丙基酯类环氧树脂,它们的粘度较小,耐光性较好。又如以三聚氰酸为原料,可制得三聚氰酸环氧树脂,也是一种耐高温性能较好的环氧树脂。若以脂肪族多醇,如1,4-丁二醇、甘油等为原料,则可制得脂肪族多醇的环氧丙基醚类环氧树脂,这类树脂一般粘度较小,可与双酚A环氧树脂混合使用,作为活性稀释剂。

固化

要使环氧树脂固化必须加固化剂。常用的固化剂是多胺、酸酐以及仅使环氧基开环的催化剂等。脂肪族和芳香族多胺均可作为固化剂。一般脂肪族多胺固化快,不加温即能固化,所以也称为常温固化剂,常用的有乙二胺、二亚乙基三胺等多亚乙基多胺,以及二聚油酸酰胺等。常用的芳香族胺类固化剂有间苯二胺、二(氨基苯基)甲烷等。常用的酸酐固化剂有邻苯二甲酸酐等,一般以酸酐为固化剂时,常加少量叔胺类化合物作为促进剂,以加速固化。以均苯四酸二酐为固化剂时可得耐高温性能较好的环氧树脂。酚类化合物也能与环氧基作用,所以在环氧树脂中也可加酚醛树脂作为固化剂。

应用

环氧树脂含有较多的极性基团,因此与金属、陶瓷等表面的粘合性能较好。环氧树脂在固化时一般不放出小分子化合物,收缩率较小,所以成型工艺性较好,且可得到空隙较少、强度较高的制品。由于这些特点,环氧树脂可用作涂料、胶粘剂、浇铸塑料、增强塑料等。

参考书目
  1. H.李、K.奈维莱著,焦书科等译:《环氧树脂》,中国工业出版社,北京,1965。(H.Lee and K.Neville,Epoxy Resin,McGraw-Hill,New York,1957.)

参考文章