环氧树脂的一般概念.docx

环氧树脂的一般概念一类型、合成、命名、活性、各种反应环氧树脂的类型环氧树脂的种类很多，并且不断有新品种出现环氧树脂的分类方法也很 多通常按其化学结构和环氧基的结合方式大体上分为五大业这种分类方法有 利于了解和掌握环氧树脂在固化过程中的行为和固化物的性能1）缩水甘油醚 类，（2）缩水甘油酯类，（3）缩水甘油胺类，（4）脂肪族环氧化合物，（5）脂环族环 氧化合物此外，还有混合型环氧树脂，即分子结构中同时具有两种不同类型环 氧基的化合物例如：TDE—85环氧树，AFG-90环氧树脂也可以按官能团（环氧基）的数量分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧 树脂对反应性树脂而言，官能团数的影响是非常重要的还可以按室温下树脂的状态分为液态环氧树脂和固态环氧树脂这在实 际使用时很重要液态树脂可用作浇注料、无溶剂胶粘剂和涂料等固态树脂可 用于粉末涂料和固态成型材料等这里所说的固态环氧树脂不是己达到，b阶段 的环氧树脂固化体系，也不是达到C阶段的环氧树脂固化物（已固化的树脂），而 是相对分子质量较大的单纯的环氧树脂，是一种热塑性的固态低聚物环氧树脂的合成方法环氧树脂的合成主要有两类方法：（1） 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧 氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。

2） 链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成环氧树脂的命名1、国标GB / T1630-1989的命名法按照GB/T1630-1989的规定，环氧树脂的名称由树脂缩写代号加牌号组 成按照GB/T1844-1995规定，环氧树脂缩写代号用“EP”表示环氧树脂牌 号由两个数字组组成两组数字间用一字线连接：第I数字组一第II数字组1）第1数字组第1数字组由5位阿拉伯数字组成每一数字（命名顺 序号1、2、3、4、5）代表所指的特性，前两位数字表示树脂的化学组分，后三 位数字分别表示树脂黏度、环氧当量的范围值和对改性剂或溶剂的规定按照表2—1列出的命名顺序号，依次标出各项性能的类别数或档数如果某项性能末 作规定，则在相应位置以“0”表示⑵第II数字组第II数字组由3位阿拉伯数字组成每一数字（命名顺 序号6、7、8）代表所指的特性，分别表示树脂的密度范围值、添加剂类型和特 征按照表2—2列出的命名顺序号，依次标出各项性能的档数如果某项性能 未作规定，则在相应位置以“0”表示环氧树脂的主要性能命名序 号1和2345性能类 别化学组分黏度23°C/pa.s环氧当量/g.mol-1改性剂或溶剂0未规定未规定未规定未规定1双酚A缩水甘油醚<0.25<115无2芳香族缩水甘油醚 （或酯）>0.25-1116—150含活性剂3脂肪族缩水甘油醚 （或酯）>1-5151—175含非活性剂4脂环族缩水甘油醚 （或酯）流体,>5176—210含有机溶剂5环烯烃类环氧半固体211—290含活性剂和有 机溶剂6酚醛环氧触变剂291—525含非活性剂和 有机溶剂7卤代环氧衍生物—526—1025—8其他含氮缩水甘油 衍生物—1026—2050—9杂环化合物—>2050—10烯烃类环氧———11其他兀素环氧———注：树脂化学组分用两位阿拉伯数字表示，如“1”类树脂写作“ 01”，“10” 类树脂写作“ 10”。

对由两类不同化学组分组成的树脂混合物，可用符号“00” 表示环氧树脂的次要性能命名序号678性能档数密度（23 C）/g.cm-3添加剂①特征0未规定未规定未规定1<1.10无具有规定燃烧性的 材料②21.10-1.14填料可水解含氯量低于0.2%31.15-1.19有机或无机着 色剂结晶倾向小41.20-1.29填料和着色剂水溶性51.30-1.39乳化剂耐热性61.40-1.59——71.60-1.80——注：①如果使用多种添加剂或规定有多种特征标示，应标出最主要的一 种②全面评定材料的燃烧性，至少需要测定燃烧性、引火性、放出热量、释放 的有毒气体和烟密度等性能3) 命名举例例1-某种环氧树脂(EP)，化学组分为脂肪族缩水甘油醚(0 3),教度为l-5Pa ・s(3),环氧当量为291-525g/mol(6),不含改性剂(1),密度 为1.15-1.19g/cm3 (3)，未规定添加剂(0)和特征(o)，其名称为EP03361-300 例2-某种环氧树脂(EP)，系以两种不同化学组分(00)组成，树脂为半固体(5)， 环氧当量为211 一 290g/mol(5)，含有活性剂(2)，密度为1.20-1.29 g/cm3 (4)， 加有填料(2)和具有耐热注(5),其名称为EP 00552—425。

2、国标GB / T1630-1989的命名法鉴于目前仍大量采用环氧树脂的老型号，故将老国标“ GB/T1630-1989 环氧树脂分类、型号、命名”中环氧树脂的命名摘录于下，以便查阅1) 分类和代号环氧树脂按其主要组成物质不同而分类，并分别给以 代号如下：代号环氧树脂类别代号环氧树脂类别E二酚基丙烷坏氧树脂G硅环氧树脂ET有机钛改性二酚基丙 烷环氧树脂N酚酞环氧树脂EG有机硅改性二酚基丙 烷环氧树脂S四酚基环氧树脂EX溴改性二酚基丙烷环 氧树脂J间苯二酚环氧树脂EL氯改性二酚基丙烷环 氧树脂A三聚氰酸环氧树脂EI二酚基丙烷侧链型环 氧树脂R一氧化双环戊一烯环氧 树脂F酚醛多环氧树脂Y二氧化乙烯基坏己烯坏 氧树脂B丙二醇坏氧树脂W一氧化双环氧戊一基醚ZQ脂肪酸甘油酯环氧树D聚丁二烯环氧树脂IQ脂肪族缩水甘油酯H3， 4环氧基6甲基环己 烷甲酸L有机磷环氧树脂一3'，4' -环氧基-6甲基 环己烷甲酯（2）命名原则：1）环氧树脂的基本名称，仍采用我国已有习惯名称，即“环氧树 脂”2）在这基本名称之前加上型号3）型号：1）环氧树脂以一个或两个汉语拼音字母与二位阿拉伯数字作为 型号，以表示类别及品种。

2）型号的第一位采用主要组成物质名称取其主要组 成物质，汉语拼音的第一字母，若遇相同取其第二字母，以此类推3）第二位是 组成中若有改性物质，则也是用汉语拼音字母，若不是改性则划一横4）第三和 第四位是标志出该产品的主要性能环氧值平均数4）举例： 某牌号环氧树脂，以二酚基丙烷为主要组成物质，环氧值指 标为0.48〜0.54mol/loog，则其平均值为0.51，该树脂的全称为“E-51环氧树 脂”环氧基的反应活性环氧树脂是一种热塑性低聚物，性能很差除用作聚氯乙烯的稳定剂等 之外，没有多少直接使用价值但是当它与固化剂进行固化反应形成三维交联网 络结构后，则呈现出一系列优异的性能，从而具有卓越的实用价值所以环氧树 脂的化学反应性能是环氧树脂应用的基础、核心环氧树脂在固化过程中的行为 及固化物的性能取决于环氧树脂的性能、固化剂和其他助剂阶性能以及它们与树 脂之让的相互影响及合理配合，此外还和它们的固化历程有密切关系而这些又 取决于它们的分子结构环氧树脂最大的特征是含有反应活性很高的环氧基环氧基是由两个碳原子和一个氧原子组成的三元环由电子衍射法得 到的环氧基的结构如图2—1所示环氧基三元环的两个碳原子和一个氧原子在 同一平面上，使环氧基有共振性°〈COC大于〈OCC，故倾斜性大，反应性相当 活泼。

氧的电负性比碳大，导致静电极化作用，使氧原子周围电子云密度增加 若将环氧乙烷的电负荷分布与同样是三元环的环丙烷相比较，可以看出环丙烷电 子分布均一，而环氧乙烷的电荷明显地偏向氧原子这样一来，在环氧基上就形 成两个可反应的活性中心：电子云密度较高的氧原子和电子云密度较低的碳原 子环氧环上的电子云密度分布为当亲电子试剂靠近时就攻击氧原子，而当亲 核试剂靠近时则攻击碳原子，并迅速发生反应，引起C――O键断裂，使环氧基 开环同时又由于环内键角约60°,与正常的键角约109°比较，每个键都向内 屈挠约24°，因此环氧环具有很大的张力就象一张拉开的弓，有很大的回复 原态的倾向一样这种张力是开环的潜在力正是由于电荷的极化和环氧环的非 常大的变形能量，使得环氧基具有极高的反应活性端环氧基（如环氧乙烷）与脂环族环氧化合物脂环上的环氧基在立体结 构上有显著的差异这种差异对它们的反应性影响极大在以环己烯氧化物为代 表的脂环族环氧化合物中，C、c、c及c四个碳原子处于同一平面上，C和C在环氧环的背面，突出在C- C平面的上下因此C和C比端环氧基的碳原子受到非常大的立体障碍无此 种立体障碍的端环氧基化合物，受到胺或酚盐等亲核试剂攻击而产生的SN反应， 是在环氧环的背面受攻击时进行的。

靠B开裂生成正常的加成物而在环己烯 或环辛烯等环氧化合物脂环上的环氧基，由于受立体障碍的缘故，其反应活性比 端环氧基的反应活性低得多质子和路易斯酸之类的亲电子试剂攻击氧原子进行加成反应在这种 情况下，生成的碳阳离子越稳定，则越容易进行：开裂，异常加成生成物的生成 比例有增加的趋势尽管脂环族环氧化合物对碳原子的受攻击有很大的立体障 碍，但对氧原子的受攻击却无此位阻效应并且比端环氧基有更大的反应活性 因此，酸酐是脂环族环氧树脂的主要固化剂环氧树脂中，R为推电子基团时，会增加环氧基与亲电试剂（如路易斯 酸等）的反应速度，而会降低环氧基与亲核试剂（如路易斯碱等）的反应速度当 R为吸电子基团时，贝胎恰相反环氧基的均聚反应环氧基虽然有极高的反应活性，但是如果没有固化剂、催化剂或有害杂质， 其本身是很稳定的例如纯的双酚A型环氧树脂即使加热到200°C也不会开环聚 合所以环氧树脂的存放期很长可是环氧树脂在叔胺等路易斯碱或BF3等路易 斯酸的催化作用下，环氧基会按离子型聚合反应的历程开环均聚在叔胺作用下，环氧基按阴离子逐步聚合反应历程开环均聚这是由于 叔胺的N原子外层有一对末共享的电子对，具有亲核性质，是质子接受体。

叔胺 中烷基的推电子作用使，具有很强的电负性容易攻击环氧基上的C5+原子而 形成负氧离子后者能继续不断地与另一个树脂分子的环氧基开环反应，使分子 链增长或交联体系中水和醇等给质子基团化合物能促进环氧基的开环反应BF是环氧树脂的阳离子型催化剂由于反应太剧烈，树脂凝胶太快（仅3数十秒钟），无法操作，所以通常是与路易斯碱（胺类、醚类等）形成络合物，降 低反应活性后使用BF3—胺络合物能引发环氧基按阳离子聚合反应历程开环均 聚聚合历程比较复杂，经基对它影响很大对于纯的双酚A型环氧树脂而言， 首先在一定温度下BF3胺络合物离解释出H+, H+攻击环氧基开环形成离子结构 此离子结构连续不断地使其他环氧基活化、开环聚合络合胺类的碱性不同则离 解温度也不同低于此温度时，即使与环氧树脂共存，体系也是很稳定的因此 可作为潜性固化剂无机碱也是环氧基聚合的催化剂因此，环氧树脂中残留的微量碱会显 著改变树脂固化体系的正常固化速度及树脂的存放期应予以重视环氧基与活泼H原子的反应按照化学性质可把含活泼氢化合物分成碱性化合物（如伯胺、仲胺、酰胺 等）和酸。