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环氧树脂,课 程 内 容,,,第一部分：环氧树脂概述 第二部分：环氧树脂的结构与性能 第三部分：环氧塑料的组成 第四部分：环氧塑料的应用,一、概述,1.定义：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 双酚A型EP化学结构式,环氧树脂的研究始于20世纪30年代1934年德国I.G.Farben公司的的P. Schlack发现用胺类化合物可使含有多个环氧基团的化合物聚合成高分子化合物，生成低收缩率的塑料，从而获得德国专利 稍后，瑞士Gebr.de Trey公司的Pierre Castan和美国Devoe & Raynolds公司的S. O. Greelee用双酚A和环氧氯丙烷经缩聚反应制得环氧树脂，用有机多元胺或邻苯二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘接性 进入20世纪50年代，在普通双酚A环氧树脂生产应用的同时，一些新型的环氧树脂相继问世1960年前后，相继出现了热塑性酚醛环氧树脂、卤代环氧树脂、聚烯烃环氧树脂一、概述—2．环氧树脂发展简史,中国研制环氧树脂始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。

1958年上海、无锡开始了工业化生产 20世纪60年代中期开始研究一些新型的脂环族环氧：酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等， 到70年代末期中国已形成了从单体、树脂、辅助材料，从科研、生产到应用的完整的工业体系一、概述—2．环氧树脂发展简史,二、环氧树脂的结构与性能,1.由于EP的相对分子质量小，常温下具有很好的流动性，易于成型和固化 2. EP中具有羟基（—OH）、 醚基（—O—）和极为活泼的环氧基，使它对其它物质有很高的粘结力，适宜粘接多种物质，俗称“万能胶” 3. 由于EP中含有较多的极性基团，固化后的分子结构较为紧密，所以它比PF和UP有更好的力学性能4. 固化后的EP具有优良的化学稳定性，耐酸，耐溶剂，尤其耐碱性是PF和UP所不及的 5. EP体系在宽广的频率和温度范围内具有良好的电性能，是一种具有高介电强度和耐电弧性的优良绝缘材料广泛用于电气和电子领域元器件的包封料二、环氧树脂的结构与性能,6.环氧固化物的耐热性一般为80～100℃环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高 7.工艺性好环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。

能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料二、环氧树脂的结构与性能,环氧树脂也存在一些缺点，比如耐候性差，环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚A型环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光泽，逐渐粉化，因此不宜用作户外的面漆 另外，环氧树脂低温固化性能差，一般需在10℃以上固化，在10℃以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便二、环氧树脂的结构与性能,环氧树脂种类较多，且新品种不断增多，因此到目前为此还没有一种较明确的分类方法 一、按化学结构分类 按化学结构差异，环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类 (1) 缩水甘油类环氧树脂 缩水甘油类环氧树脂可看成缩水甘油（ ）的衍生化合物主要有缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油胺类3种三、环氧树脂分类,① 缩水甘油醚类 缩水甘油醚类环氧树脂是指分子中含缩水甘油醚的化合物，常见的主要有以下几种： 双酚A型环氧树脂（简称DGEBA树脂）：是目前应用最广的环氧树脂，约占实际使用的环氧树脂中的85%以上三、环氧树脂分类,双酚F型环氧树脂（简称DGEBF树脂）：,三、环氧树脂分类,② 缩水甘油酯类 如邻苯二甲酸二缩水甘油酯，其化学结构式为： ③ 缩水甘油胺类 由多元胺与环氧氯丙烷反应而得，如：,三、环氧树脂分类,（2）非缩水甘油类环氧树脂 非缩水甘油类环氧树脂主要是用过醋酸等氧化剂与碳-碳双键反应而得。

主要是指脂肪族环氧树脂、环氧烯烃类和一些新型环氧树脂 ① 脂环族环氧树脂 双(2,3-环氧基环戊基)醚（ERR-0300）乙烯基环己烯二环氧化物（ERL-4206）,三、环氧树脂分类,四、环氧塑料的组成与性能,未固化的EP为线型结构，不能直接使用，必须加入固化剂在一定温度下进行交联固化反应，形成体型网状结构后才能使用这种加有固化剂和其它添加剂形成的热固性材料及制品称为环氧塑料1. 固化剂 用于EP的固化剂大体上可分为两类：一类可与EP分子进行加成，并通过逐步缩合反应的历程使它交联成体型网状结构，这类固化剂称为反应性固化剂，如胺类和酸酐类固化剂；另一类是催化性的固化剂，它可引发树脂分子中的环氧基，按照阳离子或阴离子聚合的历程进行固化反应，如叔胺和三氟化硼的络合物等 除上述两类固化剂外，还常用高分子类固化剂，如低相对分子质量聚酰胺、PF等四、环氧塑料的组成与性能,2.增韧剂 从本质上讲这类物质有些本身就是增塑剂，如邻苯二甲酸酯类，磷酸酯类等它们不含有能参与固化反应的活性基团，常称作非活性增韧剂同时，由于它们粘度小，可兼作稀释剂，用量一般为5%~20%； 另一类增韧剂是一些含有各种活性基团（如环氧基、硫基、氨基等）的物质，如低相对分子质量PA、液体丁腈、UP、环氧植物油等。

它们直接参与EP的固化反应，成为交联体系中的组成部分，因而，称为活性增韧剂四、环氧塑料的组成与性能,3．稀释剂 稀释剂是一类用来降低EP粘度，提高浸润、扩散、吸附能力的物质加入后，可大大降低树脂的粘度，使之易于流动，改善成型工艺性能 此外，选择适当的稀释剂还有利于控制固化体系的反应热，延长固化周期，提高填料用量但稀释剂用量过多会降低固化物的主要性能四、环氧塑料的组成与性能,4．填料 填料是热固性树脂常用的助剂适当加入填料不仅可以相对减少树脂用量，降低成本，而且能获得以下效果：①改善成型性能，如抑制反应热、延长固化周期、降低收缩、调节粘度等；②提高耐热性；③改善电性能；④提高力学强度，如硬度、刚度、压缩强度、耐磨性等 EP中加入各种填料可起到上述一种或几种作用在实际生产中，应根据使用环境和制品性能要求选择不同的填料，常用的有玻璃纤维、石英粉、云母粉、滑石粉、高岭土、CaCO3等四、环氧塑料的组成与性能,二、环氧塑料的性能 环氧塑料的性能主要取决于EP的类型、固化剂种类和添加剂反应性固化剂在固化后成为EP结构的一部分，因此固化剂不同会给EP固化物性能带来很大的差异， 如用低相对分子质量聚酰胺固化所得环氧塑料的热变形温度约为90℃，而且酸酐固化的环氧塑料热变形温度可超过200℃，两者相差100℃。

由此可见，与其他热固性塑料相比，EP固化剂的作用就显得特别重要四、环氧塑料的组成与性能,1. 物理、力学性能 力学性能较高，尤其是玻璃纤维增强的EP玻璃钢具有优异的抗拉、抗冲强度 线性膨胀系数和成型收缩率较小，具有良好的尺寸稳定性 2. 耐热性能 耐热性能优良，如采用含有苯环的酸酐类固化剂可进一步提高环氧塑料的耐热性四、环氧塑料的组成与性能,3. 电性能 电绝缘性能良好，常用于电气设备及绝缘装置的封装材料 4. 耐腐蚀性 含有稳定的苯环和醚键，结构紧密，因而化学稳定性好，能耐一般酸、碱介质的侵蚀 四、环氧塑料的组成与性能,家中的常客 ：家电中少不了线路板，线路板少不了环氧树脂体系家电中有无数的电子元器件，电子元器件少不了由环氧树脂浇注、塑封、包封、密封 家电必须绝缘、阻燃，否则就不能安全使用，而一些环氧树脂体系正是有着绝缘、阻燃作用，用它浸渍线圈、浇注变压器、封装高压包或微电机，就能有效、可靠、安全地为你服务 当你看到电冰箱、洗衣机装饰得那么光彩夺目、鲜艳美观，你可知道它们也是由环氧树脂粉末涂料“涂脂抹粉”的结果吗？许多家庭室内装璜美观大方，家具华贵典雅，而这些高档家具漆，多彩的釉砖，漂亮的工艺制品等等，都闪现着你所不熟悉的“朋友”——环氧树脂体系的影子。

四、环氧塑料的应用,四、环氧塑料的应用,旅游伙伴 ：车船周身所涂的防腐底漆及装饰结构件的粘接，飞机用的结构胶，汽车门用的卷边胶，候车室中美观方便的座椅，公共场所各种功能性的地坪…… 旅途中你可能为了消除途中的疲劳，听听收音机，唱唱卡拉OK，玩玩掌上游戏机……这时我们的朋友环氧树脂体系也始终伴随在你身边，它是这些音响或玩具的组成材料 在旅途中你一定会去一些名胜古迹、旅游胜地，这里你将会见到更多的、五颜六色的环氧树脂体系制品四、环氧塑料的应用,文化使者： 你一定欢迎字迹清晰、色调鲜明的书报用环氧树脂体系制成的油墨就有这样的特点，并且固色牢度好，不易磨去，便於长期保存 环氧树脂体系字版可以照相制版，图案逼真，轮廓鲜明，制作容易，版子强度好，代替铅字版使印刷业得以飞速的发展 最近它还应用到节日的焔火中，利用不同的燃点，不同的爆发时间，焔火在空中散开时打一个时间差，造成各种美丽的图案，美丽的焔火使节日变得更为热闹在信息时代的今天，环氧记忆材料的出现，在信息高速公路上又起了重要的作用四、环氧塑料的应用,建设尖兵 ：环氧树脂体系应用于兵器工业在战争年代里玻璃钢盾、盔、板虽不能使“刀枪不入”成真，但减轻了受攻击人员的杀伤率却不假。

坦克、装甲车这种活动的堡垒，很难用普通的炸药包去炸了它，而一种能贴在这种战车上的炸弹却能百发百中地使其毁于一“弹”，这就是用环氧树脂体系特制的粘贴型炸弹用环氧树脂体系制成的枪托轻巧耐用，用玻璃钢架的便桥省时、省力而且坚固，用环氧树脂胶粘剂抢修一些军事设施更是简便可靠，因而环氧树脂在军工上大有用武之地，堪称国防建设的良材四、环氧塑料的应用,装饰专家：一种纯度极高、粘度非常低的环氧树脂体系，就不需要溶剂作伴，能与颜料或染料配制成无溶剂漆或浇注料由它涂制的彩灯、彩色玻璃片，透光性好、粘性强由它浇注出的发光体，光泽鲜艳、使用权用寿命长这些制品用在舞台装饰时为会场增添了魅力，为舞场伴侣们增添了情趣四、环氧塑料的应用,一种粘度不高不低、分子量不大不小的环氧树脂体系，发挥承上启下的作用，经过某一化学过程的处理，成了水溶性化合物它有种特殊的本能：能在潮湿条件下，甚至在水的存在下固化由它制备的电泳漆使汽车、自行车、童车的外表变得光彩夺目 一种分子量更大些的环氧树脂体系则在粉末涂料中起着骨干作用它与填料、染料或颜料、流平剂、固化剂等配料结合，通过热熔、混合、捏合、粉碎、研磨、过筛等加工成美丽的粉末涂料。

四、环氧塑料的应用,忠实公仆 ：怎样帮助人健康地生活呢？环氧树脂体系可能会起到一些微不足道的作用环氧树脂体系能制成大量运动器材，供人们使用例如雪橇、冲浪板、帆船、摩托艇或赛艇、滑雪杆、高尔夫球具、保龄球、钓鱼杆、撑高跳杆、摩托车或赛车……这些运动器材美观、轻巧、适手，使你在运动时感到舒畅，在比赛时出好成绩，在锻炼中练出健美的体形四、环氧塑料的应用,当人遭受病魔、伤痛折磨时，环氧树脂体系也能助人一臂之力环氧树脂体系能很快补好坏牙，环氧树脂浇注的心脏起搏器，驱走死神对人的威胁环氧玻璃钢氧气瓶能以充足的氧气对人们进行急救环氧树脂体系制成的假肢又能为残疾人起到不可估量的作用四、环氧塑料的应用,。