
第九章-环氧树脂.ppt
154页环氧树脂简介环氧树脂简介第一节第一节 概概 述述第二节第二节 环氧树脂分类环氧树脂分类第三节第三节 环氧树脂的性质与特性指标环氧树脂的性质与特性指标第四节第四节 环氧树脂的固化剂及固化反应环氧树脂的固化剂及固化反应第五节第五节 环氧树脂的合成环氧树脂的合成第六节第六节 环氧树脂的改性环氧树脂的改性第七节第七节 水性环氧树脂水性环氧树脂第八节第八节 环氧树脂的应用环氧树脂的应用2021/3/111 第一节第一节 概概 述述 环氧树脂(环氧树脂(Epoxy ResinEpoxy Resin):):指分子结构中含有指分子结构中含有2 2个个或或2 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作为胶粘剂、涂料和复合材料等的低分子化合物环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体,广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、的树脂基体,广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域汽车及航空航天等领域 2021/3/112一、一、 环氧树脂及其固化物的性能特点环氧树脂及其固化物的性能特点 (1) (1) 力学性能高力学性能高环氧树脂具有很强的内聚力,分子环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等结构致密,所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂通用型热固性树脂 (2) (2) 附着力强附着力强环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团,赋予环氧环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团,赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。
良的附着力 (3) (3) 固化收缩率小固化收缩率小一般为1 1%~%~2 2%是热固性树脂%是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一中固化收缩率最小的品种之一( (酚醛树脂为酚醛树脂为8 8%~%~1010%;不饱%;不饱和聚酯树脂为和聚酯树脂为4 4%~%~6 6%;有机硅树脂为%;有机硅树脂为4 4%~%~8 8%%) )线胀系数线胀系数也很小,一般为也很小,一般为6×106×10-5-5/℃/℃所以固化后体积变化不大所以固化后体积变化不大 (4) (4) 优良的电绝缘性优良优良的电绝缘性优良环氧树脂是热固性树脂中环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一介电性能最好的品种之一2021/3/113 (5) (5) 工艺性好工艺性好环氧树脂固化时基本上不产生低分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 (6) (6) 稳定性好,抗化学药品性优良稳定性好,抗化学药品性优良。
不含碱、盐等杂不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质只要贮存得当质的环氧树脂不易变质只要贮存得当( (密封、不受潮、不遇密封、不受潮、不遇高温高温) ),其贮存期为,其贮存期为1 1年超期后若检验合格仍可使用超期后若检验合格仍可使用环氧固化物具有优良的化学稳定性其耐碱、酸、盐等多种介质固化物具有优良的化学稳定性其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆,又因环氧树脂固化物呈因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆,又因环氧树脂固化物呈三维网状结构,又能耐油类等的浸渍,大量应用于油槽、油三维网状结构,又能耐油类等的浸渍,大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等轮、飞机的整体油箱内壁衬里等 (7) (7) 环氧固化物的耐热性一般为环氧固化物的耐热性一般为8080~~100℃100℃环氧树脂的耐热品种可达脂的耐热品种可达200℃200℃或更高2021/3/114 环氧树脂也存在一些缺点环氧树脂也存在一些缺点,比如耐候性差,环氧树,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,脂中一般含有芳香醚键,固化物经日光照射后易降解断链,所以通常的双酚所以通常的双酚A A型环氧树脂固化物在户外日晒,易失去光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,一般需在低温固化性能差,一般需在10℃10℃以上固化,在以上固化,在10℃10℃以下则固以下则固化缓慢,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工十分不便 2021/3/115二、二、 环氧树脂发展简史环氧树脂发展简史 环氧树脂的研究始于环氧树脂的研究始于2020世纪世纪3030年代年代19341934年德国年德国I.G.FarbenI.G.Farben公司的的公司的的P. SchlackP. Schlack发现用胺类化合物可使含有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,瑞士的塑料,从而获得德国专利稍后,瑞士Gebr.de TreyGebr.de Trey公司公司的的Pierre CastanPierre Castan和美国和美国Devoe & RaynoldsDevoe & Raynolds公司的公司的S. O. S. O. GreeleeGreelee用双酚用双酚A A和环氧氯丙烷经缩聚反应制得环氧树脂,用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。
不久,瑞士的粘接性不久,瑞士的CibaCiba公司、美国的公司、美国的ShellShell公司以及公司以及Dow Dow ChemicalChemical公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发研公司都开始了环氧树脂的工业化生产及应用开发研究进入2020世纪世纪5050年代,在普通双酚年代,在普通双酚A A环氧树脂生产应用的环氧树脂生产应用的同时,一些新型的环氧树脂相继问世同时,一些新型的环氧树脂相继问世19601960年前后,相继出年前后,相继出现了热塑性酚醛环氧树脂、卤代环氧树脂、聚烯烃环氧树脂现了热塑性酚醛环氧树脂、卤代环氧树脂、聚烯烃环氧树脂2021/3/116 中国研制环氧树脂始于中国研制环氧树脂始于19561956年年,在沈阳、上海两地,在沈阳、上海两地首先获得了成功首先获得了成功19581958年上海、无锡开始了工业化生产年上海、无锡开始了工业化生产2020世纪世纪6060年代中期开始研究一些新型的脂环族环氧:酚醛环氧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,到胺环氧树脂等,到7070年代末期中国已形成了从单体、树脂、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。
近年来辅助材料,从科研、生产到应用的完整的工业体系近年来我国环氧树脂开发和应用研究发展迅速,产量不断增加,质我国环氧树脂开发和应用研究发展迅速,产量不断增加,质量不断提高,新品种不断涌现量不断提高,新品种不断涌现返回返回2021/3/117 第二节第二节 环氧树环氧树脂分类脂分类一、按化学结构分类一、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树脂和非缩水甘油类环氧树脂2 2大类 (1) (1) 缩水甘油类环氧树脂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(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)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水甘油胺类3 3种 ① ① 缩水甘油醚类缩水甘油醚类 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:化合物,常见的主要有以下几种: 双酚双酚A A型环氧树脂型环氧树脂(简称(简称DGEBADGEBA树脂树脂):是目前应用):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最广的环氧树脂,约占实际使用的环氧树脂中的85%85%以上2021/3/118其化学结构式为:其化学结构式为:双酚双酚F F型环氧树脂(简称型环氧树脂(简称DGEBFDGEBF树脂):树脂): 2021/3/119双酚双酚S S型环氧树脂(简称型环氧树脂(简称DGEBSDGEBS树脂):树脂): 氢化双酚氢化双酚A A型环氧树脂:型环氧树脂: 线性酚醛型环氧树脂线性酚醛型环氧树脂 ::2021/3/1110脂肪族缩水甘油醚树脂:脂肪族缩水甘油醚树脂: 四溴双酚四溴双酚A A环氧树脂:环氧树脂: 2021/3/1111 ② ② 缩水甘油酯类缩水甘油酯类 如邻苯二甲酸二缩水甘油酯,其化学结构式为:如邻苯二甲酸二缩水甘油酯,其化学结构式为:③ ③ 缩水甘油胺类缩水甘油胺类由多元胺与环氧氯丙烷反应而得,如:由多元胺与环氧氯丙烷反应而得,如:2021/3/1112 ((2 2)非缩水甘油类环氧树脂)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非缩水甘油类环氧树脂主要是用过醋酸等氧化剂与碳碳- -碳双键反应而得。
主要是指脂肪族环氧树脂、环氧烯烃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类和一些新型环氧树脂 ① ① 脂环族环氧树脂脂环族环氧树脂双双(2,3-(2,3-环氧基环戊基环氧基环戊基) )醚(醚(ERR-0300ERR-0300)) 2,3- 2,3-环氧基环戊基环戊基醚(环氧基环戊基环戊基醚(ERLA-0400ERLA-0400)) 乙烯基环己烯二环氧化物(乙烯基环己烯二环氧化物(ERL-4206ERL-4206)) 二异戊二烯二环氧化物(二异戊二烯二环氧化物(ERL-4269ERL-4269))2021/3/11133,4-3,4-环氧基环氧基-6--6-甲基环己基甲酸甲基环己基甲酸-3′,4′--3′,4′-环氧环氧 3,4 3,4环氧基环己基甲酸环氧基环己基甲酸-3′,4′--3′,4′-环氧环氧基基-6′--6′-甲基环己基甲酯甲基环己基甲酯 ((ERL-4201ERL-4201)) 基环己基甲酯基环己基甲酯 ((ERL-4221ERL-4221))己二酸二(己二酸二(3,4-3,4-环氧基环氧基-6--6-甲基环己基甲酯)(甲基环己基甲酯)(ERL-4289ERL-4289))二环戊二烯二环氧化物二环戊二烯二环氧化物 ((EP-207EP-207))2021/3/1114② ② 环氧化烯烃类环氧化烯烃类 ③ ③ 新型环氧树脂新型环氧树脂 此外,还有混合型环氧树脂,即分子结构中同时具此外,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。
有两种不同类型环氧基的化合物2021/3/1115 二、按官能团的数量分类二、按官能团的数量分类 按分子中官能团的数量,环氧树脂可分为按分子中官能团的数量,环氧树脂可分为双官能团双官能团环氧树脂环氧树脂和和多官能团环氧树脂多官能团环氧树脂对反应性树脂而言,官能团对反应性树脂而言,官能团数的影响是非常重要的典型的双酚数的影响是非常重要的典型的双酚A A型环氧树脂、酚醛环型环氧树脂、酚醛环氧树脂属于双官能团环氧树脂多官能团环氧树脂是指分子氧树脂属于双官能团环氧树脂多官能团环氧树脂是指分子中含有中含有2 2个以上的环氧基的环氧树脂几种有代表性的多官个以上的环氧基的环氧树脂几种有代表性的多官能团环氧树脂如下:能团环氧树脂如下: 四缩水甘油醚基四苯基乙烷四缩水甘油醚基四苯基乙烷 ( (terttert-PGEE)-PGEE)三苯基缩水甘油醚基甲烷三苯基缩水甘油醚基甲烷 ( (tritri-PGEM)-PGEM)2021/3/1116四缩水甘油基二甲苯二胺四缩水甘油基二甲苯二胺 ( (terttert-GXDA)-GXDA)三缩水甘油基三缩水甘油基-p--p-氨基苯酚氨基苯酚 (tri-PAP) (tri-PAP)四缩水甘油基二氨基二亚甲基苯四缩水甘油基二氨基二亚甲基苯 (tert-GDDM) (tert-GDDM)三缩水甘油基三聚异氰酸酯三缩水甘油基三聚异氰酸酯 (tri-GIC) (tri-GIC)2021/3/1117 三、三、 按状态分类按状态分类 按室温下的状态,环氧树脂可分为按室温下的状态,环氧树脂可分为液态环氧树脂液态环氧树脂和和固固态环氧树脂态环氧树脂。
液态树脂指相对分子质量较低的树脂,可用作浇注料、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无溶剂胶粘剂和涂料等 固态树脂是相对分子质量较大的环氧树脂,是一种热塑固态树脂是相对分子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性的固态低聚物,可用于粉末涂料和固态成型材料等返回返回2021/3/1118 第三节第三节 环氧树脂的性质与特性环氧树脂的性质与特性指标指标 一、环氧树脂的性质一、环氧树脂的性质 环氧树脂都含有环氧基,因此环氧树脂及其固化物环氧树脂都含有环氧基,因此环氧树脂及其固化物的性能相似,但环氧树脂的种类繁多,不同种类的环氧树脂的性能相似,但环氧树脂的种类繁多,不同种类的环氧树脂因碳架结构有较大的差别,其性质有一定差别同一种类、因碳架结构有较大的差别,其性质有一定差别同一种类、不同牌号的环氧树脂因相对分子质量、分子量分布差异,其不同牌号的环氧树脂因相对分子质量、分子量分布差异,其黏度、软化点、化学反应性等理化性质也有一定差异。
即使黏度、软化点、化学反应性等理化性质也有一定差异即使是同一种类同一牌号的环氧树脂,其固化物的性质也因固化是同一种类同一牌号的环氧树脂,其固化物的性质也因固化剂及固化工艺的不同而有所不同也就是说,环氧树脂的性剂及固化工艺的不同而有所不同也就是说,环氧树脂的性质与其分子结构、制备工艺以及树脂组成有关,固化物的性质与其分子结构、制备工艺以及树脂组成有关,固化物的性质还与固化剂的种类及分子结构、固化工艺等有关质还与固化剂的种类及分子结构、固化工艺等有关 2021/3/1119双酚双酚A A型环氧树脂型环氧树脂,目前应用最广,其分子中的双酚,目前应用最广,其分子中的双酚A A骨架提骨架提供强韧性和耐热性,亚甲基链赋予柔软性,醚键赋予耐化学供强韧性和耐热性,亚甲基链赋予柔软性,醚键赋予耐化学药品性,羟基赋予反应性和粘接性药品性,羟基赋予反应性和粘接性双酚双酚F F型环氧树脂型环氧树脂与双酚与双酚A A型环氧树脂性质相似,只不过其黏型环氧树脂性质相似,只不过其黏度比双酚度比双酚A A型环氧树脂低得多,适合作无溶剂涂料型环氧树脂低得多,适合作无溶剂涂料双酚双酚S S型环氧树脂型环氧树脂也与双酚型也与双酚型A A型环氧树脂相似,其黏度比双型环氧树脂相似,其黏度比双酚酚A A型环氧树脂略高,其最大的特点是固化物具有比双酚型环氧树脂略高,其最大的特点是固化物具有比双酚A A型型环氧树脂固化物更高的环氧树脂固化物更高的热变型温度和更好的耐热性能。
热变型温度和更好的耐热性能氢化双酚氢化双酚A型环氧树脂型环氧树脂的特点是树脂的黏度非常低,但凝胶的特点是树脂的黏度非常低,但凝胶时间比双酚时间比双酚A型环氧树脂凝胶时间长两倍多,其固化物的最型环氧树脂凝胶时间长两倍多,其固化物的最大特点是耐候性好,可用于耐候性的防腐蚀涂料大特点是耐候性好,可用于耐候性的防腐蚀涂料2021/3/1120酚醛环氧树脂酚醛环氧树脂主要包括苯酚线性酚醛环氧树脂和邻甲酚线性主要包括苯酚线性酚醛环氧树脂和邻甲酚线性酚醛环氧树脂,其特点是每分子的环氧官能度大于酚醛环氧树脂,其特点是每分子的环氧官能度大于2 2,可使,可使涂料的交联密度大,固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐涂料的交联密度大,固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐热性比双酚热性比双酚A A型环氧树脂好,但漆膜较脆,附着力稍低,且型环氧树脂好,但漆膜较脆,附着力稍低,且常常需要较高的固化温度,常用作集成电路和电子电路、电常常需要较高的固化温度,常用作集成电路和电子电路、电子元器件的封装材料子元器件的封装材料溴化环氧树脂溴化环氧树脂因分子中含有阻燃元素,因此其阻燃性能高,因分子中含有阻燃元素,因此其阻燃性能高,可作为阻燃型环氧树脂使用,常用于印刷电路板、层压板等。
可作为阻燃型环氧树脂使用,常用于印刷电路板、层压板等脂环族环氧树脂脂环族环氧树脂因为其环氧基直接连在脂环上,因此其固化因为其环氧基直接连在脂环上,因此其固化物比缩水甘油型环氧树脂固化物更稳定,表现在良好的热稳物比缩水甘油型环氧树脂固化物更稳定,表现在良好的热稳定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低,缺点是固化物的定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低,缺点是固化物的韧性较差,这类树脂在涂料中应用较少,主要用作防紫外线韧性较差,这类树脂在涂料中应用较少,主要用作防紫外线老化涂料老化涂料2021/3/1121 二、环氧树脂的特性指标二、环氧树脂的特性指标 环氧树脂有多种型号,各具不同的性能,其性能可环氧树脂有多种型号,各具不同的性能,其性能可由特性指标确定由特性指标确定 ((1 1))环氧当量环氧当量(或(或环氧值环氧值):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量环氧当量是指含有1mol1mol环氧基的环氧树脂的质量克数,环氧基的环氧树脂的质量克数,以以EEWEEW表示。
而环氧值是指表示而环氧值是指100g100g环氧树脂中环氧基的摩尔数环氧树脂中环氧基的摩尔数2021/3/1122 环氧当量的测定方法有化学分析法和光谱分析法环氧当量的测定方法有化学分析法和光谱分析法国际上通用的化学分析法有高氯酸法,其他的还有盐酸丙酮国际上通用的化学分析法有高氯酸法,其他的还有盐酸丙酮法、盐酸吡啶法和盐酸二氧六环法法、盐酸吡啶法和盐酸二氧六环法 盐酸丙酮法方法简单,试剂易得,使用方便其方法盐酸丙酮法方法简单,试剂易得,使用方便其方法是:准确称量是:准确称量0.5~1.5g0.5~1.5g树脂置于具塞的三角烧瓶中,用移液树脂置于具塞的三角烧瓶中,用移液管加入管加入20mL20mL的盐酸丙酮溶液(的盐酸丙酮溶液(1mL1mL相对密度相对密度1.191.19的盐酸溶于的盐酸溶于40mL40mL丙酮中),加塞摇荡,使树脂完全溶解,在阴凉处放置丙酮中),加塞摇荡,使树脂完全溶解,在阴凉处放置1 1小时,盐酸与环氧基作用生成了氯醇,之后加入甲基红指小时,盐酸与环氧基作用生成了氯醇,之后加入甲基红指示剂示剂3 3滴,用滴,用0.1mol/L 0.1mol/L 的的NaOHNaOH溶液滴定过量的盐酸至红色褪溶液滴定过量的盐酸至红色褪去变成黄色时为终点。
同样操作,不加树脂,做一空白试验去变成黄色时为终点同样操作,不加树脂,做一空白试验由树脂消耗的盐酸的量即可计算出树脂的环氧当量由树脂消耗的盐酸的量即可计算出树脂的环氧当量2021/3/1123 ((2 2))羟值羟值(或(或羟基当量羟基当量):羟值是指):羟值是指100g100g环氧树脂环氧树脂中所含的羟基的摩尔数而羟基当量是指含中所含的羟基的摩尔数而羟基当量是指含1mol1mol羟基的环羟基的环氧树脂的质量克数氧树脂的质量克数羟值的测定方法有两种:羟值的测定方法有两种: 一是直接测定环氧树脂中的羟基含量;一是直接测定环氧树脂中的羟基含量; 二是打开环氧基形成羟基,并进一步测定羟基含量的二是打开环氧基形成羟基,并进一步测定羟基含量的总和前一方法是根据氢化铝锂能和含有活泼氢的基团进总和前一方法是根据氢化铝锂能和含有活泼氢的基团进行快速、定量反应的原理,用于直接测定环氧树脂中的羟行快速、定量反应的原理,用于直接测定环氧树脂中的羟基,是一种较可靠的方法后一方法是以乙酸酐、吡啶和基,是一种较可靠的方法后一方法是以乙酸酐、吡啶和浓硫酸混合后的乙酰化试剂与环氧树脂进行反应,形成羟浓硫酸混合后的乙酰化试剂与环氧树脂进行反应,形成羟基,然后测定总的羟基含量,再以二倍的环氧基减之,即基,然后测定总的羟基含量,再以二倍的环氧基减之,即可测定环氧树脂中的羟基含量即羟值。
可测定环氧树脂中的羟基含量即羟值2021/3/1124 ((3 3))酯化当量酯化当量:酯化当量是指酯化:酯化当量是指酯化1mol1mol单羧酸(单羧酸(60g60g醋醋酸或酸或280gC18280gC18脂肪酸)所需环氧树脂的质量克数环氧树脂中脂肪酸)所需环氧树脂的质量克数环氧树脂中的羟基和环氧基都能与羧酸进行酯化反应酯化当量可表示的羟基和环氧基都能与羧酸进行酯化反应酯化当量可表示树脂中羟基和环氧基的总含量树脂中羟基和环氧基的总含量 ((4 4))软化点软化点:环氧树脂的软化点可以表示树脂的分子: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子质量小低相对分子质量环氧树脂低相对分子质量环氧树脂软化点<软化点<50℃50℃聚合度<聚合度<2 2中相对分子质量环氧树脂中相对分子质量环氧树脂软化点软化点50~95℃50~95℃聚合度聚合度2~52~5高相对分子质量环氧树脂高相对分子质量环氧树脂软化点>软化点>100℃100℃聚合度>聚合度>5 52021/3/1125 ((5 5))氯含量氯含量:是指环氧树脂中所含氯的摩尔数,包括:是指环氧树脂中所含氯的摩尔数,包括有机氯和无机氯。
无机氯主要是指树脂中的氯离子,无机氯有机氯和无机氯无机氯主要是指树脂中的氯离子,无机氯的存在会影响固化树脂的电性能树脂中的有机氯含量标志的存在会影响固化树脂的电性能树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地降低,否则也会影响树脂的固化及固化物的性能尽可能地降低,否则也会影响树脂的固化及固化物的性能 ((6 6))黏度黏度:环氧树脂的黏度是环氧树脂实际使用中的:环氧树脂的黏度是环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黏度通常可用杯式黏度计、旋转黏度计、毛性能也就不同黏度通常可用杯式黏度计、旋转黏度计、毛细管黏度计和落球式黏度计来测定细管黏度计和落球式黏度计来测定 三、三、 国产环氧树脂的牌号国产环氧树脂的牌号 国产环氧树脂的牌号及规格见下表:国产环氧树脂的牌号及规格见下表:2021/3/1126国家统一型号旧牌号规 格软化点/℃(或黏度/Pa·s)环氧值eq/100g有机氯mol/100g无机氯mol/100g挥发分/%双酚A型E-54616(6~8)0.55~0.56≤0.02≤0.001≤2E-51618(<2.5)0.48~0.54≤0.02≤0.001≤2619液体0.48≤0.02≤0.005≤2.5E-44610112~200.41~0.47≤0.02≤0.001≤1E-4263421~270.38~0.45≤0.02≤0.001≤1E-39-D24~280.38~0.41≤0.01≤0.001≤0.5E-3563720~350.30~0.40≤0.02≤0.005≤1E-3163840~550.23~0.38≤0.02≤0.005≤1E-2060164~760.18~0.22≤0.02≤0.001≤1E-1460378~850.10~0.18≤0.02≤0.005≤1E-1260485~950.09~0.14≤0.02≤0.001≤1E-1060595~1050.08~0.12≤0.02≤0.001≤1E-06607110~1350.04~0.07≤1E-03609135~1550.02~0.045≤12021/3/1127国家统一型号旧牌号规 格软化点/℃(或黏度/Pa·s)环氧值eq/100g有机氯mol/100g无机氯mol/100g挥发分/%酚醛型F-5128(≤2.5)0.48~0.54≤0.02≤0.001≤2F-48648700.44~0.48≤0.08≤0.005≤2F-4464410≈0.44≤0.1≤0.005≤2FJ-47350.45~0.5≤0.02≤0.005≤2FJ-4365~750.40~0.45≤0.02≤0.005≤2返回返回2021/3/1128 第四节第四节 环氧树脂的固化剂及固环氧树脂的固化剂及固化反应化反应 一、环氧树脂的反应一、环氧树脂的反应 环氧树脂本身很稳定,如双酚环氧树脂本身很稳定,如双酚A A型环氧树脂即使加热型环氧树脂即使加热到到200℃200℃也不发生变化。
但环氧树脂分子中含有活泼的环氧也不发生变化但环氧树脂分子中含有活泼的环氧基,因而反应性很强,能与固化剂发生固化反应生成网状基,因而反应性很强,能与固化剂发生固化反应生成网状大分子环氧树脂的固化反应主要与分子中的环氧基和羟大分子环氧树脂的固化反应主要与分子中的环氧基和羟基有关2021/3/1129(1)(1)环氧基与含活泼氢的化合物反应环氧基与含活泼氢的化合物反应 ① ① 与伯胺、仲胺反应与伯胺、仲胺反应 叔胺不与环氧基反应叔胺不与环氧基反应,但可催化环氧基开环,使环,但可催化环氧基开环,使环氧树脂自身聚合故叔胺类化合物可以作为环氧树脂的固化氧树脂自身聚合故叔胺类化合物可以作为环氧树脂的固化剂2021/3/1130② ② 与酚类反应与酚类反应③ ③ 与羧酸反应与羧酸反应④ ④ 与无机酸反应与无机酸反应 ⑤ ⑤ 与巯基反应与巯基反应 ⑥ ⑥ 与醇羟基反应与醇羟基反应 该反应需要在催化和高温下发生而常温下,环氧该反应需要在催化和高温下发生而常温下,环氧基与醇羟基反应极微弱基与醇羟基反应极微弱 2021/3/1131(2) (2) 环氧树脂中羟基的反应环氧树脂中羟基的反应② ② 与羧酸反应与羧酸反应 ③ ③ 与羟甲基或烷氧基反应与羟甲基或烷氧基反应① ① 与酸酐反应与酸酐反应2021/3/1132④ ④ 与异氰酸酯反应与异氰酸酯反应⑤ ⑤ 与硅醇或其烷氧基缩合与硅醇或其烷氧基缩合 二、二、 固化剂固化剂 环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂,利用固化环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂,利用固化剂中的某些基团与环氧树脂中的环氧基或羟基发生反应来实剂中的某些基团与环氧树脂中的环氧基或羟基发生反应来实现的。
固化剂种类繁多,按化学组成和结构的不同,常用的现的固化剂种类繁多,按化学组成和结构的不同,常用的固化剂可分为固化剂可分为胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂、聚硫橡胶类固化剂剂、聚硫橡胶类固化剂2021/3/1133 1. 1. 胺类固化剂胺类固化剂 胺类固化剂的用量与固化剂的相对分子质量、分子中胺类固化剂的用量与固化剂的相对分子质量、分子中活泼氢原子数以及环氧树脂的环氧值有关活泼氢原子数以及环氧树脂的环氧值有关2021/3/1134 胺类固化剂包括胺类固化剂包括多元胺类固化剂、叔胺和咪唑类固多元胺类固化剂、叔胺和咪唑类固化剂、硼胺及其硼胺配合物固化剂化剂、硼胺及其硼胺配合物固化剂 ((1 1)多元胺类固化剂)多元胺类固化剂 单一的多元胺类固化剂有脂肪族多元胺类固化剂、单一的多元胺类固化剂有脂肪族多元胺类固化剂、聚酰胺多元胺固化剂、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元聚酰胺多元胺固化剂、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元胺类固化剂及其他胺类固化剂。
胺类固化剂及其他胺类固化剂 ① ① 脂肪族多元胺类固化剂脂肪族多元胺类固化剂 能在常温下使环氧能在常温下使环氧树脂固化,固化速度快,黏度低,可用来配制常温下固化的树脂固化,固化速度快,黏度低,可用来配制常温下固化的无溶剂或高固体涂料,常用的脂肪族多元胺类固化剂有乙二无溶剂或高固体涂料,常用的脂肪族多元胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺、胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺、间苯二甲胺等间苯二甲胺等2021/3/1135 一般用直链脂肪胺固化的环氧树脂固化物韧性好,一般用直链脂肪胺固化的环氧树脂固化物韧性好,粘接性能优良,且对强碱和无机酸有优良的耐腐蚀性,但漆粘接性能优良,且对强碱和无机酸有优良的耐腐蚀性,但漆膜的耐溶剂性较差膜的耐溶剂性较差 脂肪族多元胺类固化剂有以下缺点:脂肪族多元胺类固化剂有以下缺点:Ø固化时放热量大,一般配漆不能太多,施工时间短;固化时放热量大,一般配漆不能太多,施工时间短;Ø活泼氢当量很低,配漆称量必须准确,过量或不足会影响活泼氢当量很低,配漆称量必须准确,过量或不足会影响性能;性能;Ø有一定蒸气压,有刺激性,影响工人健康;有一定蒸气压,有刺激性,影响工人健康;Ø有吸潮性,不利于在低温高温下施工,且易吸收空气中有吸潮性,不利于在低温高温下施工,且易吸收空气中COCO2 2变成碳酰胺;变成碳酰胺;Ø高度极性,与环氧树脂的混溶性欠佳,易引起漆膜缩孔、高度极性,与环氧树脂的混溶性欠佳,易引起漆膜缩孔、桔皮、泛白等。
桔皮、泛白等 2021/3/1136② ② 聚酰胺多元胺固化剂聚酰胺多元胺固化剂 是一种改性的多元胺,是用植物是一种改性的多元胺,是用植物油脂肪酸与多元胺缩合而成,含有酰胺基和氨基:油脂肪酸与多元胺缩合而成,含有酰胺基和氨基: 产物中有产物中有3 3个活泼氢原子,可与环氧基反应对环境湿度不个活泼氢原子,可与环氧基反应对环境湿度不敏感,对基材有良好的润湿性敏感,对基材有良好的润湿性2021/3/1137 ③ ③ 脂环族多元胺类固化剂脂环族多元胺类固化剂 色泽浅,保色性好,色泽浅,保色性好,黏度低,但反应迟缓,往往需与其他固化剂配合使用,或加黏度低,但反应迟缓,往往需与其他固化剂配合使用,或加促进剂,或制成加成物,或需加热固化如:促进剂,或制成加成物,或需加热固化如:双(双(4-4-氨基氨基-3--3-甲基环己基)甲烷甲基环己基)甲烷 异佛尔酮二胺异佛尔酮二胺 2021/3/1138 ④ ④ 芳香族多元胺类固化剂芳香族多元胺类固化剂 芳香族多元胺中氨基芳香族多元胺中氨基与芳环直接相连,与脂肪族多元胺相比,碱性弱,反应受芳与芳环直接相连,与脂肪族多元胺相比,碱性弱,反应受芳香环空间位阻影响,固化速度大幅度下降,往往需要加热才香环空间位阻影响,固化速度大幅度下降,往往需要加热才能进一步固化。
但固化物比脂肪胺体系的固化物在耐热性、能进一步固化但固化物比脂肪胺体系的固化物在耐热性、耐化学药品性方面优良芳香族多元胺必须经过改性,制成耐化学药品性方面优良芳香族多元胺必须经过改性,制成加成物等,或加入催化剂,如苯酚、水杨酸、苯甲醇等,才加成物等,或加入催化剂,如苯酚、水杨酸、苯甲醇等,才能配成良好的固化剂,能在低温下固化,漆混合后的发热量能配成良好的固化剂,能在低温下固化,漆混合后的发热量不高,耐腐蚀性优良,耐酸及耐热水,广泛应用工厂的地坪不高,耐腐蚀性优良,耐酸及耐热水,广泛应用工厂的地坪涂料,耐溅滴、耐磨涂料,耐溅滴、耐磨2021/3/1139 芳香族多元胺类固化剂主要有芳香族多元胺类固化剂主要有4,4′-4,4′-二氨基二苯甲二氨基二苯甲烷、烷、4,4′-4,4′-二氨基二苯基砜、间苯二胺等固化剂二氨基二苯基砜、间苯二胺等固化剂NX-2045NX-2045的结构式为:的结构式为:该固化剂的分子结构上带有憎水性优异且常温反应活性高该固化剂的分子结构上带有憎水性优异且常温反应活性高( (带双键带双键) )的柔性长脂肪链,还带有抗化学腐蚀的苯环结构,的柔性长脂肪链,还带有抗化学腐蚀的苯环结构,使其既有一般酚醛胺的低温、潮湿快速固化特性,又有一般使其既有一般酚醛胺的低温、潮湿快速固化特性,又有一般低分子聚酰胺固化剂的长使用期。
低分子聚酰胺固化剂的长使用期2021/3/1140⑤ ⑤ 其他胺类固化剂其他胺类固化剂 双氰胺双氰胺 结构式为结构式为 ,很早,很早就被用作潜伏性固化剂应用于粉末涂料、胶粘剂等领域双就被用作潜伏性固化剂应用于粉末涂料、胶粘剂等领域双氰胺在氰胺在145~165℃145~165℃能使环氧树脂在能使环氧树脂在30min30min内固化,但在常温下内固化,但在常温下是相对稳定的,将固态的双氰双胺充分粉碎分散在液体树脂是相对稳定的,将固态的双氰双胺充分粉碎分散在液体树脂内,其贮存稳定性可达内,其贮存稳定性可达6 6个月与固体树脂共同粉碎,制成个月与固体树脂共同粉碎,制成粉末涂料,贮存稳定性良好粉末涂料,贮存稳定性良好2021/3/1141 乙二酸二酰肼乙二酸二酰肼 结构式为:结构式为:在常温下与环氧树脂的配合物贮存稳定,在加热后才缓慢溶在常温下与环氧树脂的配合物贮存稳定,在加热后才缓慢溶解发生固化反应,也可加入叔胺、咪唑等促进剂加快其固化解发生固化反应,也可加入叔胺、咪唑等促进剂加快其固化反应。
反应 酮亚胺类化合物酮亚胺类化合物 结构式为:结构式为:是一种潜伏性固化剂当与环氧树脂混合制成的漆膜暴露于是一种潜伏性固化剂当与环氧树脂混合制成的漆膜暴露于空气中时,酮亚胺类化合物会吸收空气中的水分产生多元胺,空气中时,酮亚胺类化合物会吸收空气中的水分产生多元胺,从而使漆膜迅速固化从而使漆膜迅速固化 2021/3/1142曼尼斯加成多元胺曼尼斯加成多元胺 曼尼斯(曼尼斯(MannichMannich)反应是由酚、甲醛)反应是由酚、甲醛及多元胺三者的缩合反应及多元胺三者的缩合反应 分子中有酚羟基,能促进固化其固化特点是即使在低温、分子中有酚羟基,能促进固化其固化特点是即使在低温、潮湿的环境下也能固化常用于寒冷季节时需快速固化的潮湿的环境下也能固化常用于寒冷季节时需快速固化的环氧树脂漆环氧树脂漆2021/3/1143 (2 2)叔胺和咪唑类固化剂)叔胺和咪唑类固化剂 ① ① 叔胺类固化剂叔胺类固化剂 叔胺属于路易斯碱,其分子叔胺属于路易斯碱,其分子中没有活泼氢原子,但氮原子上仍有一对孤对电子,可对环中没有活泼氢原子,但氮原子上仍有一对孤对电子,可对环氧基进行亲核进攻,催化环氧树脂自身开环固化。
固化反应氧基进行亲核进攻,催化环氧树脂自身开环固化固化反应机理如下:机理如下:是阴离子型的催化反应叔胺类固化剂具有固化剂用量、固化是阴离子型的催化反应叔胺类固化剂具有固化剂用量、固化速度、固化产物性能变化较大,且固化时放热量较大的缺点,速度、固化产物性能变化较大,且固化时放热量较大的缺点,因此不适应于大型浇铸因此不适应于大型浇铸2021/3/1144最典型的叔胺类固化剂为最典型的叔胺类固化剂为DMP-30DMP-30(或(或K-54K-54)固化剂,其结构式)固化剂,其结构式如下:如下:该化合物分子中氨基上没有活泼氢原子,不能与环氧基结合,该化合物分子中氨基上没有活泼氢原子,不能与环氧基结合,但它能促进聚酰胺、硫醇等与环氧基交联但它能促进聚酰胺、硫醇等与环氧基交联2021/3/1145其他具有代表性的叔胺类固化剂有:其他具有代表性的叔胺类固化剂有: N(CH2CH2OH)3 三乙醇胺三乙醇胺 四甲基胍四甲基胍 N,N′- N,N′-二二甲基哌嗪甲基哌嗪 三亚乙基二胺三亚乙基二胺 苄基二甲胺苄基二甲胺 DMP-10DMP-10 ② ② 咪唑类固化剂咪唑类固化剂 咪唑类固化剂是一种新型固化咪唑类固化剂是一种新型固化剂,可在较低的温度下使环氧树脂固化,并得到耐热性优良、剂,可在较低的温度下使环氧树脂固化,并得到耐热性优良、力学性能优异的固化产物。
咪唑类固化剂主要是一些力学性能优异的固化产物咪唑类固化剂主要是一些1 1位、位、2 2位或位或4 4位取代的咪唑衍生物典型的咪唑类固化剂如下:位取代的咪唑衍生物典型的咪唑类固化剂如下:2021/3/11461-1-甲基咪唑甲基咪唑 2- 2-乙基乙基-4--4-甲基咪唑甲基咪唑 2- 2-十一烷基咪唑十一烷基咪唑 2- 2-十七烷基咪唑十七烷基咪唑 2- 2-苯基咪唑苯基咪唑 1-1-苄苄-2--2-甲基咪唑甲基咪唑 1- 1-氰乙基氰乙基-2--2-甲基咪唑甲基咪唑 1- 1-氰乙基氰乙基-2--2-乙基乙基-4--4-甲基咪唑甲基咪唑 1- 1-氰乙基氰乙基-2--2-十一烷基咪唑十一烷基咪唑偏苯三酸偏苯三酸1-1-氰乙基氰乙基-2--2-十一烷基咪唑盐十一烷基咪唑盐 偏苯三酸偏苯三酸1-1-氰乙基氰乙基-2--2-苯基咪唑盐苯基咪唑盐2021/3/11472,4-2,4-二氨基二氨基-6-[2′--6-[2′-乙基咪唑基乙基咪唑基] ]乙基顺式三嗪乙基顺式三嗪 2,4- 2,4-二氨基二氨基-6-[2′--6-[2′-乙基乙基-4′--4′-甲基咪唑基甲基咪唑基] ] 乙基顺式三嗪乙基顺式三嗪 2,4-2,4-二氨基二氨基-6-[2′--6-[2′-十一烷基咪唑基十一烷基咪唑基] ]乙基顺式三嗪乙基顺式三嗪 1- 1-十二烷基十二烷基-2--2-甲基甲基-3--3-苄基咪唑盐酸盐苄基咪唑盐酸盐1,3-1,3-二苄基二苄基-2--2-甲基咪唑盐酸盐甲基咪唑盐酸盐2021/3/1148咪唑类固化剂与环氧树脂的固化反应机理如下:咪唑类固化剂与环氧树脂的固化反应机理如下: 2021/3/1149 咪唑类固化剂的结构不同,其性质也有所不同。
一咪唑类固化剂的结构不同,其性质也有所不同一般来说,咪唑类固化剂的碱性越强,固化温度就越低咪唑般来说,咪唑类固化剂的碱性越强,固化温度就越低咪唑环内有两个氮原子,环内有两个氮原子,1 1位氮原子的孤电子对参与环内芳香大位氮原子的孤电子对参与环内芳香大ππ键的形成,而键的形成,而3 3位氮原子的孤电子对则没有,因此位氮原子的孤电子对则没有,因此3 3位氮原位氮原子的碱性比子的碱性比1 1位氮原子的强,起催化作用的主要是位氮原子的强,起催化作用的主要是3 3位氮原子位氮原子1 1位氮上的取代基对咪唑类固化剂的反应活性影响较大,当位氮上的取代基对咪唑类固化剂的反应活性影响较大,当取代基较大时,取代基较大时, 1 1位氮上的孤电子对不能参与环内芳香大位氮上的孤电子对不能参与环内芳香大ππ键形成,此时键形成,此时1 1位氮的作用相当于叔胺位氮的作用相当于叔胺 2021/3/1150((3 3)硼胺配合物及带胺基的硼酸酯类固化剂)硼胺配合物及带胺基的硼酸酯类固化剂 ① ① 三氟化硼三氟化硼- -胺配合物固化剂胺配合物固化剂 三氟化硼分子中三氟化硼分子中的硼原子缺电子,易与富电子物质结合,因此三氟化硼属路的硼原子缺电子,易与富电子物质结合,因此三氟化硼属路易斯酸,能与环氧树脂中的环氧结合,催化环氧树脂进行阳易斯酸,能与环氧树脂中的环氧结合,催化环氧树脂进行阳离子聚合。
三氟化硼活性很大,在室温下与缩水甘油酯型环离子聚合三氟化硼活性很大,在室温下与缩水甘油酯型环氧树脂混合后很快固化,并放出大量的热,且三氟化硼在空氧树脂混合后很快固化,并放出大量的热,且三氟化硼在空气中易潮解并有刺激性,因此一般不单独用做环氧树脂的固气中易潮解并有刺激性,因此一般不单独用做环氧树脂的固化剂通常是将三氟化硼与路易斯碱结合成配合物,以降低化剂通常是将三氟化硼与路易斯碱结合成配合物,以降低其反应活性所用的路易斯碱主要是单乙胺,此外还有正丁其反应活性所用的路易斯碱主要是单乙胺,此外还有正丁胺、苄胺、二甲基苯胺等三氟化硼胺、苄胺、二甲基苯胺等三氟化硼- -胺配合物与环氧树脂胺配合物与环氧树脂混合后在室温下是稳定的,但在高温下配合物分解产生三氟混合后在室温下是稳定的,但在高温下配合物分解产生三氟化硼和胺,很快与环氧树脂进行固化反应化硼和胺,很快与环氧树脂进行固化反应 2021/3/1151 最具有代表性的三氟化硼最具有代表性的三氟化硼- -胺配合物固化剂是三氟化硼胺配合物固化剂是三氟化硼单乙胺配合物,在常温下与环氧树脂混合后稳定,但加热至单乙胺配合物,在常温下与环氧树脂混合后稳定,但加热至100℃100℃以上时,该配合物分解成三氟化硼和乙胺,进而引发以上时,该配合物分解成三氟化硼和乙胺,进而引发环氧树脂固化。
环氧树脂固化 三氟化硼三氟化硼- -胺配合物的反应活性主要取决于胺的碱性强胺配合物的反应活性主要取决于胺的碱性强弱,对于碱性弱的苯胺、单乙胺,其配合物的反应起始温度弱,对于碱性弱的苯胺、单乙胺,其配合物的反应起始温度低,而对于碱性强的哌啶、三乙胺,其配合物的反应起始温低,而对于碱性强的哌啶、三乙胺,其配合物的反应起始温度就高 ② ② 带胺基的硼酸酯类固化剂带胺基的硼酸酯类固化剂 该类固化剂是我国该类固化剂是我国2020世世7070年代研制成功的带胺基的环状硼酸酯类化合物常见年代研制成功的带胺基的环状硼酸酯类化合物常见的带胺基的硼酸酯类固化剂见下表:的带胺基的硼酸酯类固化剂见下表:型 号化学结构外 观沸点/℃黏度(20℃)/(mPa·s)901无色透明液体2~3595无色透明液体240~2503~6594橙红色黏稠液体>25030~50#2021/3/1152 这类固化剂的优点是沸点高、挥发性小、黏度低、这类固化剂的优点是沸点高、挥发性小、黏度低、对皮肤刺激性小,与环氧树脂相容性好,操作方便,与环氧对皮肤刺激性小,与环氧树脂相容性好,操作方便,与环氧树脂的混合物常温下保持树脂的混合物常温下保持4~64~6个月后黏度变化不大,贮存期长,个月后黏度变化不大,贮存期长,固化物性能好。
固化物性能好 缺点是易吸水,在空气中易潮解,因此贮存时要注缺点是易吸水,在空气中易潮解,因此贮存时要注意密封保存,防止吸潮如意密封保存,防止吸潮如901901固化剂与环氧树脂在固化剂与环氧树脂在150℃150℃烘烘5 5小时固化,常温下使用期限为两星期如用于聚酰胺小时固化,常温下使用期限为两星期如用于聚酰胺- -环氧体环氧体系,在常温下贮存系,在常温下贮存1414个月不胶凝,但在个月不胶凝,但在190~260℃190~260℃烘烤时,烘烤时,30~6030~60秒即可固化固化后机械性能优良秒即可固化固化后机械性能优良 2021/3/11532. 2. 酸酐类固化剂酸酐类固化剂 酸酐类固化剂的优点是对皮肤刺激性小,常温下与环酸酐类固化剂的优点是对皮肤刺激性小,常温下与环氧树脂混合后使用期长,固化物的性能优良,特别是介电性氧树脂混合后使用期长,固化物的性能优良,特别是介电性能比胺类固化剂优异,因此酸酐固化剂主要用于电气绝缘领能比胺类固化剂优异,因此酸酐固化剂主要用于电气绝缘领域其缺点是固化温度高,往往加热到域。
其缺点是固化温度高,往往加热到80℃80℃以上才能进行固以上才能进行固化反应,所以比其他固化剂成型周期长,并且改性类型也有化反应,所以比其他固化剂成型周期长,并且改性类型也有限,常常被制成共熔混合物使用限,常常被制成共熔混合物使用 在无促进剂存在下,酸酐类固化剂与环氧树脂中的羟在无促进剂存在下,酸酐类固化剂与环氧树脂中的羟基作用,产生含有一个羧基的单酯,后者再引发环氧树脂固基作用,产生含有一个羧基的单酯,后者再引发环氧树脂固化固化反应速度与环氧树脂中的羟基有关,羟基浓度很低化固化反应速度与环氧树脂中的羟基有关,羟基浓度很低的环氧树脂固化反应速度很慢,羟基浓的环氧树脂固化反应速度很慢,羟基浓度高的则固化反应速度高的则固化反应速度快酸酐类固化剂用量一般为环氧基的摩尔数的度快酸酐类固化剂用量一般为环氧基的摩尔数的0.85倍2021/3/1154用叔胺作促进剂时,固化反应机理如下用叔胺作促进剂时,固化反应机理如下:可以看出,固化反应速度取决于叔胺的浓度,叔胺浓度越大,可以看出,固化反应速度取决于叔胺的浓度,叔胺浓度越大,固化反应速度则越快;每一个酸酐分子对应于一个环氧基,固化反应速度则越快;每一个酸酐分子对应于一个环氧基,酸酐的用量等于环氧基的化学计量。
酸酐的用量等于环氧基的化学计量 叔胺是酸酐固化环氧树脂的最常用的促进剂由于叔胺是酸酐固化环氧树脂的最常用的促进剂由于活性较强,叔胺通常是以羧酸复盐的形式使用常用的叔胺活性较强,叔胺通常是以羧酸复盐的形式使用常用的叔胺促进剂有三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二甲胺基甲基苯促进剂有三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二甲胺基甲基苯酚、三酚、三( (二甲氨基甲基二甲氨基甲基) )苯酚、苯酚、2-2-乙基乙基-4--4-甲甲基咪唑等基咪唑等2021/3/1155 除叔胺外除叔胺外,季铵盐、金属有机化合物如环烷酸锌、六酸锌也季铵盐、金属有机化合物如环烷酸锌、六酸锌也可作酸酐可作酸酐/环氧树脂固化反应的促进剂环氧树脂固化反应的促进剂 酸酐类固化剂种类很多,按化学结构不同可分为酸酐类固化剂种类很多,按化学结构不同可分为直链脂直链脂肪族酸酐肪族酸酐、、芳香族酸酐芳香族酸酐和和脂环族酸酐脂环族酸酐按酸酐官能团数量不按酸酐官能团数量不同可分为同可分为单官能团酸酐单官能团酸酐、、双官能团酸酐双官能团酸酐还可按分子中是否还可按分子中是否含游离羧基进行分类。
酸酐类固化剂的种类不同,其性质和含游离羧基进行分类酸酐类固化剂的种类不同,其性质和用途也有差异,常用的酸酐类固化剂种类、性能和用途见下用途也有差异,常用的酸酐类固化剂种类、性能和用途见下表 2021/3/1156类别名 称特点用 途优 点缺 点单官能团酸酐邻苯二甲酸酐价格便宜,固化时放热少,耐药品性优良易升华,与环氧树脂不易混合适于大型浇铸,涂料四氢邻苯二甲酸酐不升华,固化时放热少,耐药品性优良着色,与环氧树脂不易混合很少单独使用,一般与其他酸酐混用六氢邻苯二甲酸酐黏度低,适用期长,耐热性、耐漏电痕迹性、耐候性优良有吸湿性熔化后黏度低,可与环氧树脂制成低黏度配合物甲基四氢邻苯二甲酸酐黏度低、工艺性优良价格较贵使用广泛,适于层压、浇铸甲基六氢邻苯二甲酸酐无色透明,适用期长,色相稳定,耐漏电痕迹性、耐候性优良价格较贵适于层压、浇铸、浸渍甲基纳迪克酸酐适用期长,工艺性优良,固化低收缩率小,耐热性、耐化学药品性优良耐碱性差使用广泛,适于层压、浇铸、浸渍、涂料十二烷基琥珀酸酐工艺性优良,韧性好耐药品性差适于层压、浇铸、浸渍氯茵酸酐耐热性、阻燃性好,电性能优良操作工艺性差适于层压、浇铸2021/3/1157类别名 称特点用 途优 点缺 点双官能团酸酐均苯四甲酸酐耐热性、耐药品性操作工艺性差,固化物具脆性常不单独使用,而与甲基四氢邻苯二甲酸酐混合使用,适于层压、浇铸、涂料苯酮四酸二酐耐热性、耐药品性好,耐高温性、耐老化性优良溶解性不良通常不单独使用,适于成型、层压、浇铸、涂料甲基环己烯四酸二酐耐热性高,耐漏电性优良价格贵适于成型、层压、浇铸、涂料二苯醚四酸二酐操作工艺性好,耐热性优良价格贵适于成型、层压、浇铸游离酸酸酐偏苯三酸酐固化速度快,电性能,耐热性、耐药品性优良使用期短,操作工艺性差适于层压、浇铸、涂料聚壬二酸酐固化物伸长率高,热稳定性好易吸水降解,固化物耐热性差适于层压、浇铸、浸渍2021/3/1158 此外,此外,顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐也可用作环氧树脂的固化剂,也可用作环氧树脂的固化剂,100g100g双酚双酚A A环氧树脂,顺丁烯二酸酐的用量为环氧树脂,顺丁烯二酸酐的用量为30~40g30~40g。
顺丁烯顺丁烯二酸酐酸性强,其固化环氧树脂的速度较快顺丁烯二酸酐二酸酐酸性强,其固化环氧树脂的速度较快顺丁烯二酸酐还可和各种共轭双烯加成,生成多种重要的液体酸酐如顺还可和各种共轭双烯加成,生成多种重要的液体酸酐如顺丁烯二酸酐与丁二烯可合成丁烯二酸酐与丁二烯可合成7070酸酐7070酸酐是一种液体酸酐,酸酐是一种液体酸酐,毒性低,挥发性小,其用量为环氧树脂计量的毒性低,挥发性小,其用量为环氧树脂计量的80%80%,固化条件,固化条件是是150℃150℃,,4h4h或或180℃180℃,,2h2h用桐油改性顺丁烯二酸酐可制得用桐油改性顺丁烯二酸酐可制得液体桐油酸酐液体桐油酸酐(308(308酸酐酸酐) ),每,每100g100g双酚双酚A A树脂,其用量是树脂,其用量是200g200g,固化条件是,固化条件是100~120℃100~120℃,,4h4h,固化物柔软,延伸率好,但热,固化物柔软,延伸率好,但热变形温度低变形温度低647647酸酐是一种低熔点混合酸酐,它是由环戊二酸酐是一种低熔点混合酸酐,它是由环戊二烯与顺丁烯酸酐的加成物以及部分未反应的顺丁烯二酸酐组烯与顺丁烯酸酐的加成物以及部分未反应的顺丁烯二酸酐组成的,其熔点低于成的,其熔点低于40℃40℃,实际用量为计算值的,实际用量为计算值的80%~90%80%~90%,固化,固化条件为条件为150~160℃150~160℃,,4h4h,固化物的热变形温度为,固化物的热变形温度为150℃150℃。
2021/3/11593. 3. 合成树脂类固化剂合成树脂类固化剂 许多涂料用合成树脂分子中含有酚羟基或醇羟基或其许多涂料用合成树脂分子中含有酚羟基或醇羟基或其他活性氢,在高温(他活性氢,在高温(150~200℃150~200℃)下可使环氧树脂固化,从而)下可使环氧树脂固化,从而交联成性能优良的漆膜这些合成树脂类固化剂主要有酚醛交联成性能优良的漆膜这些合成树脂类固化剂主要有酚醛树脂固化剂、聚酯树脂固化剂、氨基树脂固化剂和液体聚氨树脂固化剂、聚酯树脂固化剂、氨基树脂固化剂和液体聚氨酯固化剂等改变树脂的品种和配比,可得到具有不同性能酯固化剂等改变树脂的品种和配比,可得到具有不同性能的涂料2021/3/1160 ((1 1))酚醛树脂固化剂酚醛树脂固化剂 酚醛树脂中含有大量的酚羟基,在加热条件下可以酚醛树脂中含有大量的酚羟基,在加热条件下可以使环氧树脂固化,形成高度交联的、性能优良的酚醛使环氧树脂固化,形成高度交联的、性能优良的酚醛- -环氧树环氧树脂漆膜漆膜既保持了环氧树脂良好的附着力,又保持了酚脂漆膜。
漆膜既保持了环氧树脂良好的附着力,又保持了酚醛树脂的耐热性,因而具有优良的耐酸碱性、耐溶剂性、耐醛树脂的耐热性,因而具有优良的耐酸碱性、耐溶剂性、耐热性但漆膜颜色较深,不能做浅色漆主要用于涂装罐头、热性但漆膜颜色较深,不能做浅色漆主要用于涂装罐头、包装桶、贮罐、管道的内壁,以及化工设备和电磁线等包装桶、贮罐、管道的内壁,以及化工设备和电磁线等 ((2 2))聚酯树脂固化剂聚酯树脂固化剂 聚酯树脂分子末端含有羟基或羧基,可与环氧树脂中聚酯树脂分子末端含有羟基或羧基,可与环氧树脂中的环氧基反应,使环氧树脂固化固化物柔韧性、耐湿性、的环氧基反应,使环氧树脂固化固化物柔韧性、耐湿性、电性能和粘接性都十分优良电性能和粘接性都十分优良 ((3))氨基树脂固化剂氨基树脂固化剂 氨基树脂主要是指脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂脲醛氨基树脂主要是指脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂分子中都含有羟基和氨基,它们都树脂和三聚氰胺甲醛树脂分子中都含有羟基和氨基,它们都2021/3/1161可与环氧基反应,使环氧树脂固化,得到具有较好的耐化学可与环氧基反应,使环氧树脂固化,得到具有较好的耐化学药品药品性和柔韧性的漆膜,漆膜颜色浅、光泽强。
适于涂装医性和柔韧性的漆膜,漆膜颜色浅、光泽强适于涂装医疗器械、仪器设备、金属或塑料表面罩光等丁醇醚化的脲疗器械、仪器设备、金属或塑料表面罩光等丁醇醚化的脲醛树脂与环氧树脂有很好的混容性,丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂与环氧树脂有很好的混容性,丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和环氧树脂可混容环氧树脂与氨基树脂的质量配比醛树脂和环氧树脂可混容环氧树脂与氨基树脂的质量配比为为7070︰︰3030时漆时漆膜的性能最好当环氧树脂比例增加时,漆膜膜的性能最好当环氧树脂比例增加时,漆膜的柔韧性和附着力提高而当氨基树脂的比例增加时,漆膜的柔韧性和附着力提高而当氨基树脂的比例增加时,漆膜的硬度和抗溶剂性提高的硬度和抗溶剂性提高 ((4))液体聚氨酯固化剂液体聚氨酯固化剂 聚氨酯分子中既含有氨基,又含有异氰酸酯基,它们可聚氨酯分子中既含有氨基,又含有异氰酸酯基,它们可以和环氧树脂中的环氧基或羟基反应,而使环氧树脂固化,以和环氧树脂中的环氧基或羟基反应,而使环氧树脂固化,所得漆膜具有优越的耐水性、耐溶剂性、耐化学药品性以及所得漆膜具有优越的耐水性、耐溶剂性、耐化学药品性以及柔韧性,可用于涂装耐水设备或化工设备等。
柔韧性,可用于涂装耐水设备或化工设备等2021/3/11624. 4. 聚硫橡胶类固化剂聚硫橡胶类固化剂 聚硫橡胶类固化剂主要有聚硫橡胶类固化剂主要有液态聚硫橡胶液态聚硫橡胶和和多硫化合多硫化合物物两种 ((1 1))液态聚硫橡胶液态聚硫橡胶 液态聚硫橡胶是一种黏稠液体,其相对分子质量一液态聚硫橡胶是一种黏稠液体,其相对分子质量一般为般为800~3000800~3000液体聚硫橡胶本身硫化后具有很好的弹性和液体聚硫橡胶本身硫化后具有很好的弹性和黏附性,且耐各种油类和化学介质,是一种通用的密封材料黏附性,且耐各种油类和化学介质,是一种通用的密封材料液体聚硫橡胶分子末端含有巯基(液体聚硫橡胶分子末端含有巯基(—SH—SH),巯基可与环氧基),巯基可与环氧基反应,从而使环氧树脂固化无促进剂时,反应极缓慢加反应,从而使环氧树脂固化无促进剂时,反应极缓慢加入路易斯碱作促进剂时,反应在入路易斯碱作促进剂时,反应在0~20℃0~20℃的低温下就可进行的低温下就可进行在常温下只有在常温下只有2~10min2~10min的适用期,但完全固化需要的适用期,但完全固化需要1 1周左右的周左右的时间。
温度长高固化速度加快,反应也更完全温度长高固化速度加快,反应也更完全2021/3/1163((2 2)多硫化合物)多硫化合物多硫化合物一般结构如下:多硫化合物一般结构如下: 这种多硫化合物是一种低相对分子质量的齐聚物,其分子末这种多硫化合物是一种低相对分子质量的齐聚物,其分子末端有巯基,与液体聚硫橡胶不同,即使用路易斯碱作促进剂端有巯基,与液体聚硫橡胶不同,即使用路易斯碱作促进剂也不能使环氧树脂在低温下固化但多硫化合物与普通叔胺也不能使环氧树脂在低温下固化但多硫化合物与普通叔胺或多元胺固化剂并用时,则可在室温下使环氧树脂固化或多元胺固化剂并用时,则可在室温下使环氧树脂固化返回返回2021/3/1164 第五节第五节 环氧树脂的合成环氧树脂的合成 环氧树脂的种类繁多,不同类型的环氧树脂的合成方环氧树脂的种类繁多,不同类型的环氧树脂的合成方法不同环氧树脂的合成方法主要有两种:法不同环氧树脂的合成方法主要有两种: (1) (1) 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原多元酚、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。
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) (2) 链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成 本节主要介绍本节主要介绍双酚双酚A A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、部分脂环族环氧树脂以及缩水甘油胺类多官能团环氧树脂部分脂环族环氧树脂以及缩水甘油胺类多官能团环氧树脂的的合成方法合成方法 2021/3/1165一、一、 双酚双酚A A型环氧树脂的合成型环氧树脂的合成 ((1 1)合成原理)合成原理 双酚双酚A A型环氧树脂又称为双酚型环氧树脂又称为双酚A A缩水甘油醚型环氧树缩水甘油醚型环氧树脂,因原料来源方便、成本低,所以在环氧树脂中应用最广,脂,因原料来源方便、成本低,所以在环氧树脂中应用最广,产量最大,约占环氧树脂总产量的产量最大,约占环氧树脂总产量的85%85%以上双酚以上双酚A A型环氧树型环氧树脂是由双酚脂是由双酚A A和环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得的,双和环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得的,双酚酚A A和环氧氯丙烷都是二官能度化合物,所以合成所得的树脂和环氧氯丙烷都是二官能度化合物,所以合成所得的树脂是线型结构。
反应原理如下:是线型结构反应原理如下:2021/3/1166 双酚双酚A A型环氧树脂实际上是由低分子量的二环氧甘油型环氧树脂实际上是由低分子量的二环氧甘油醚、双酚醚、双酚A A以及部分高分子量聚合物组成的,双酚以及部分高分子量聚合物组成的,双酚A A与环氧氯与环氧氯丙烷的摩尔配比不同,其组成也就不同:丙烷的摩尔配比不同,其组成也就不同: 2021/3/1167可以看出,环氧氯丙烷与双酚可以看出,环氧氯丙烷与双酚A A的摩尔比必须大于的摩尔比必须大于1 1︰︰1 1才能保证聚合物分才能保证聚合物分子末端含有环氧基环氧树脂的相对分子质量随双酚子末端含有环氧基环氧树脂的相对分子质量随双酚A A和环氧氯丙烷的摩和环氧氯丙烷的摩尔比的变化而变化,一般说来,环氧氯丙烷过量越多,环氧树脂的相对尔比的变化而变化,一般说来,环氧氯丙烷过量越多,环氧树脂的相对分子质量越小若要制取相对高分子达数万的环氧树脂,必须采用等摩分子质量越小若要制取相对高分子达数万的环氧树脂,必须采用等摩尔比工业上环氧氯丙烷的实际用量一般为双酚尔比工业上环氧氯丙烷的实际用量一般为双酚A A化学计量的化学计量的2~32~3倍。
倍2021/3/1168 ((2 2)合成工艺)合成工艺 工业上,双酚工业上,双酚A A型环氧树脂的生产方法主要有一步法型环氧树脂的生产方法主要有一步法和二步法两种低、中相对分子质量的树脂一般用一步法合和二步法两种低、中相对分子质量的树脂一般用一步法合成,而高相对分子质量的树脂既可用一步法,也可用二步法成,而高相对分子质量的树脂既可用一步法,也可用二步法合成 (1) (1) 一步法一步法 一步法是将一定摩尔比的双酚一步法是将一定摩尔比的双酚A A和环氧氯烷在和环氧氯烷在NaOHNaOH作作用下进行缩聚,用于合成低、中相对分子质量的双酚用下进行缩聚,用于合成低、中相对分子质量的双酚A A型环氧型环氧树脂国产的树脂国产的E-20E-20、、E-12E-12、、E-14E-14和和E-44E-44等环氧树脂均是采用等环氧树脂均是采用一步法生产的一步法生产的一步法又可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂一步法又可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂法法 水洗法水洗法是先将双酚是先将双酚A A溶于溶于10%10%的的NaOHNaOH水溶液中,在一定水溶液中,在一定温度下一次性加入环氧氯丙烷,使之进行反应,反应完毕后温度下一次性加入环氧氯丙烷,使之进行反应,反应完毕后静置,除去上层碱液,然后用沸水洗涤十几次,除去树脂中静置,除去上层碱液,然后用沸水洗涤十几次,除去树脂中残存的碱和盐类,最后脱水即得产品。
残存的碱和盐类,最后脱水即得产品2021/3/1169 溶剂萃取法溶剂萃取法与水洗法基本相同,只是在后处理时在与水洗法基本相同,只是在后处理时在除去上层碱水后,不是先用沸水洗涤,而是先用溶剂将树脂除去上层碱水后,不是先用沸水洗涤,而是先用溶剂将树脂萃取出来,再经水洗、过滤和脱除溶剂得产品此法生产的萃取出来,再经水洗、过滤和脱除溶剂得产品此法生产的树脂杂质比水洗法少,树脂透明度好国内厂家多采用此法树脂杂质比水洗法少,树脂透明度好国内厂家多采用此法 溶剂法溶剂法是先将双酚是先将双酚A A、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中,搅拌溶解后,升温到应釜中,搅拌溶解后,升温到50~75℃50~75℃,滴加,滴加NaOHNaOH溶液使之溶液使之进行反应也可先加入催化剂使反应物醚化,然后再加入进行反应也可先加入催化剂使反应物醚化,然后再加入NaOHNaOH溶液脱溶液脱HClHCl进行闭环反应到达反应终点后加入大量的进行闭环反应到达反应终点后加入大量的溶剂进行萃取,之后进行水洗、过滤,脱除溶剂后即得产品溶剂进行萃取,之后进行水洗、过滤,脱除溶剂后即得产品。
本法反应温度易于控制,树脂透明度好,杂质少,收率高本法反应温度易于控制,树脂透明度好,杂质少,收率高 2021/3/1170 (2) (2) 二步法二步法 二步法又有本体聚合法和催化聚合法两种二步法又有本体聚合法和催化聚合法两种 本体聚合法是将低相对分子质量的环氧树脂和双酚本体聚合法是将低相对分子质量的环氧树脂和双酚A A加热溶解后,再在加热溶解后,再在200℃200℃高温下反应高温下反应2 2小时即得产品本体小时即得产品本体聚合法是在高温下进行,副反应多,生成物中有支链,产品聚合法是在高温下进行,副反应多,生成物中有支链,产品不仅环氧值低,而且溶解性差,反应过程中甚至会出现凝锅不仅环氧值低,而且溶解性差,反应过程中甚至会出现凝锅现象 催化聚合法是将低相对分子质量的双酚催化聚合法是将低相对分子质量的双酚A A型环氧树型环氧树脂和双酚脂和双酚A A加热到加热到80~120℃80~120℃溶解,然后加入催化剂使其反应,溶解,然后加入催化剂使其反应,因反应放热而自然升温,放热完毕后冷至因反应放热而自然升温,放热完毕后冷至150~170℃150~170℃反应反应1.51.5小时,过滤即得产品小时,过滤即得产品。
2021/3/1171 一步法是在水介质中呈乳液状态进行的,后处理较一步法是在水介质中呈乳液状态进行的,后处理较困难,树脂相对分子质量分布较宽,有机氯含量高,不易制困难,树脂相对分子质量分布较宽,有机氯含量高,不易制得环氧值高、软化点也高的树脂产品而二步法是在有机溶得环氧值高、软化点也高的树脂产品而二步法是在有机溶剂中呈均相状态进行的,反应较平稳,树脂相对分子质量分剂中呈均相状态进行的,反应较平稳,树脂相对分子质量分布较窄,后处理相对较容易,有机氯含量低,环氧值和软化布较窄,后处理相对较容易,有机氯含量低,环氧值和软化点可通过原料配比和反应温度来控制点可通过原料配比和反应温度来控制 二步法具有工艺简单、操作方便、投资少,以及工二步法具有工艺简单、操作方便、投资少,以及工时短、无三废、产品质量易控制和调节等优点,因而日益受时短、无三废、产品质量易控制和调节等优点,因而日益受到重视2021/3/1172 ((3)合成实例)合成实例 ①① 低相对分子质量低相对分子质量E-44环氧树脂的合成环氧树脂的合成 a. 原料配比:原料配比:原料原料用量用量/kg/kg原料原料用量用量/kg/kg双酚双酚A A1.01.0第一份第一份NaOHNaOH((30%30%水溶液)水溶液)1.431.43环氧氯丙烷环氧氯丙烷2.72.7第二份第二份NaOHNaOH((30%30%水溶液)水溶液)0.7750.775苯苯适量适量2021/3/1173 b.b.操作过程:操作过程: 将双酚将双酚A A投入溶解釜中,加入环氧氯丙烷,开动搅拌,投入溶解釜中,加入环氧氯丙烷,开动搅拌,用蒸汽加热至用蒸汽加热至70℃70℃溶解。
溶解后,将物料送至反应釜中,在溶解溶解后,将物料送至反应釜中,在搅拌下于搅拌下于50~55℃50~55℃,,4 4小时内滴加完第一份小时内滴加完第一份NaOHNaOH溶液,在溶液,在55~60℃55~60℃下继续维持反应下继续维持反应4 4小时在85℃85℃、、21.33kPa21.33kPa下减压回下减压回收过量的环氧氯丙烷回收结束后,加苯溶解,搅拌加热至收过量的环氧氯丙烷回收结束后,加苯溶解,搅拌加热至70℃ 70℃ 然后在68~73℃68~73℃下,于下,于1 1小时内滴加第二份碱溶液,在小时内滴加第二份碱溶液,在68~73℃68~73℃下维持反应下维持反应3 3小时然后冷却静置分层,将上层树脂小时然后冷却静置分层,将上层树脂苯溶液移至回流脱水釜,下层的水层可加苯萃取一次后放掉苯溶液移至回流脱水釜,下层的水层可加苯萃取一次后放掉在回流脱水釜中回流至蒸出的苯清晰无水时止,冷却、静置、在回流脱水釜中回流至蒸出的苯清晰无水时止,冷却、静置、过滤后送至脱苯釜脱苯,先常压脱苯至液温达过滤后送至脱苯釜脱苯,先常压脱苯至液温达110℃110℃以上,然以上,然后减压脱苯,至液温后减压脱苯,至液温140~143℃140~143℃无液体馏出时,出料包装。
无液体馏出时,出料包装2021/3/1174② ② 中相对分子质量中相对分子质量E-12E-12环氧树脂的合成环氧树脂的合成 a. a. 原料配比:原料配比:原料用量/kg原料用量/kg双酚A1.0NaOH(30%水溶液)1.185环氧氯丙烷1.145苯适量 b.b.操作过程:操作过程: 将双酚将双酚A A和和NaOHNaOH溶液投入溶解釜中,搅拌加热至溶液投入溶解釜中,搅拌加热至70℃70℃溶解,趁热过滤,滤液转入反应釜中冷却至溶解,趁热过滤,滤液转入反应釜中冷却至47℃47℃时一时一次加入环氧氯丙烷,然后缓缓升温次加入环氧氯丙烷,然后缓缓升温80℃80℃在80~85℃80~85℃反应反应1 1小时,再在小时,再在85~95℃85~95℃维持至软化点合格为止加水降温,将维持至软化点合格为止加水降温,将废液水放掉,再用热水洗涤数次,至中性和无盐,最后用废液水放掉,再用热水洗涤数次,至中性和无盐,最后用去离子水洗涤先在常压脱水,液温升至去离子水洗涤先在常压脱水,液温升至115℃115℃以上时,减以上时,减压至压至21.33kPa21.33kPa,逐步升温至,逐步升温至135~140℃135~140℃。
脱水完毕,出料冷脱水完毕,出料冷却,即得固体环氧树脂却,即得固体环氧树脂2021/3/1175 ③ ③ 高相对分子质量环氧树脂的合成高相对分子质量环氧树脂的合成 将低相对分子质量环氧树脂(预含叔胺催化剂)及将低相对分子质量环氧树脂(预含叔胺催化剂)及双酚双酚A A投放反应釜,通氮气,加热至投放反应釜,通氮气,加热至110~120℃110~120℃,此时放热反,此时放热反应开始,控制釜温至应开始,控制釜温至177℃177℃左右,注意用冷却水控制反应,左右,注意用冷却水控制反应,使之不超过使之不超过193℃193℃以免催化剂失效在以免催化剂失效在177℃177℃所需保温的时间,所需保温的时间,取决于制得的环氧树脂的分子量:环氧当量在取决于制得的环氧树脂的分子量:环氧当量在15001500以下,保以下,保持持45min45min;环氧当量在;环氧当量在15001500以上,保持以上,保持90~120min90~120min 2021/3/1176二、二、 酚醛型环氧树脂的合成酚醛型环氧树脂的合成 酚醛型环氧树脂主要有苯酚线性酚醛型环氧树脂和邻酚醛型环氧树脂主要有苯酚线性酚醛型环氧树脂和邻甲酚线性酚醛环氧树脂两种。
酚醛型环氧树脂的合成方法甲酚线性酚醛环氧树脂两种酚醛型环氧树脂的合成方法与双酚与双酚A型环氧树脂相似,都是利用酚羟基与环氧氯丙烷反型环氧树脂相似,都是利用酚羟基与环氧氯丙烷反应来合成的,所不同的是前者是利用线性酚醛树脂中酚羟应来合成的,所不同的是前者是利用线性酚醛树脂中酚羟基与环氧氯丙烷反应来合成的,而后者是利用双酚基与环氧氯丙烷反应来合成的,而后者是利用双酚A中的酚中的酚羟基与环氧氯丙烷反应来合成酚醛型环氧树脂的合成分羟基与环氧氯丙烷反应来合成酚醛型环氧树脂的合成分二步进行二步进行:第一步,由苯酚与甲醛合成线性酚醛树脂第一步,由苯酚与甲醛合成线性酚醛树脂;第二步,由线性酚醛树脂与环氧氯丙烷反应合成酚醛型环第二步,由线性酚醛树脂与环氧氯丙烷反应合成酚醛型环氧树脂氧树脂2021/3/1177反应原理如下:反应原理如下:2021/3/1178 合成线性酚醛树脂所用的酸性催化剂一般为草酸或盐合成线性酚醛树脂所用的酸性催化剂一般为草酸或盐酸为防止生成交联型酚醛树脂,甲醛的摩尔数必须小于酸为防止生成交联型酚醛树脂,甲醛的摩尔数必须小于苯酚的摩尔数苯酚的摩尔数 工业上的生产过程一般是将工业酚、甲醛,以及工业上的生产过程一般是将工业酚、甲醛,以及水依次投入反应釜中,在搅拌下加入适量的草酸,缓缓加水依次投入反应釜中,在搅拌下加入适量的草酸,缓缓加热至反应物回流并维持一段时间后冷却至热至反应物回流并维持一段时间后冷却至70℃70℃左右,再补左右,再补加适量加适量1010%%HClHCl,继续加热回流一段时间后,冷却,以,继续加热回流一段时间后,冷却,以1010%% 氢氧化钠溶液中和至中性。
以氢氧化钠溶液中和至中性以60~70℃60~70℃的温水洗的温水洗涤树脂涤树脂数次,以除去未反应的酚和盐类等杂质,蒸去水分,即得数次,以除去未反应的酚和盐类等杂质,蒸去水分,即得线性酚醛树脂然后在温度不高线性酚醛树脂然后在温度不高6O℃℃的情况下,向合成好的情况下,向合成好的线型酚醛树脂中加入一定量的环氧氯丙烷,搅拌,分批的线型酚醛树脂中加入一定量的环氧氯丙烷,搅拌,分批加入约加入约10%的氢氧化钠,保持温度在%的氢氧化钠,保持温度在90℃℃左右反应约左右反应约2 h,反应完毕用热水洗涤至洗水溶液,反应完毕用热水洗涤至洗水溶液pH在在7~~8之间脱水后之间脱水后即得棕色透明酚醛型环氧树脂即得棕色透明酚醛型环氧树脂2021/3/1179 三、三、 部分脂环族环氧树脂的合成部分脂环族环氧树脂的合成(2)(1)二环戊二烯2021/3/1180(3)(4)(5)2021/3/1181(6)返回返回2021/3/1182 第六节第六节 环氧树脂的改性环氧树脂的改性 一、环氧树脂的增韧改性一、环氧树脂的增韧改性 为了增加环氧树脂的韧性,最初人们采用的方为了增加环氧树脂的韧性,最初人们采用的方法是加入一些增塑剂、增柔剂,但这些低分子物质会大法是加入一些增塑剂、增柔剂,但这些低分子物质会大大降低材料的耐热性、硬度、模量及电性能。
从大降低材料的耐热性、硬度、模量及电性能从2020世纪世纪6060年代开始,国内外普遍开展了环氧树脂增韧改性的研年代开始,国内外普遍开展了环氧树脂增韧改性的研究工作,以期在热性能、模量及电性能下降不太大的情究工作,以期在热性能、模量及电性能下降不太大的情况下况下提高环氧树脂的韧性提高环氧树脂的韧性2021/3/1183 (1) (1) 橡胶弹性体增韧环氧树脂橡胶弹性体增韧环氧树脂 环氧树脂增韧用的橡胶弹性体一般都是反应性液态环氧树脂增韧用的橡胶弹性体一般都是反应性液态聚合物,相对分子质量在聚合物,相对分子质量在10001000~~1000010000,在端基或侧基上带有,在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团用于环氧树脂增韧的反应性橡胶可与环氧基反应的官能团用于环氧树脂增韧的反应性橡胶弹性体品种主要有:端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、聚弹性体品种主要有:端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体无规羧基丁腈橡胶、丁腈基硫橡胶、液体无规羧基丁腈橡胶、丁腈基- -异氰酸酯预聚体、异氰酸酯预聚体、端羟基聚丁二烯、聚醚弹性体、聚氨酯弹性体等。
同步法合端羟基聚丁二烯、聚醚弹性体、聚氨酯弹性体等同步法合成的聚丙烯酸丁酯成的聚丙烯酸丁酯- -环氧树脂互穿网络聚合物,在提高环氧树环氧树脂互穿网络聚合物,在提高环氧树脂韧性方面取得了令人满意的效果脂韧性方面取得了令人满意的效果2021/3/1184 (3)超支化聚合物增韧环氧树脂)超支化聚合物增韧环氧树脂 ①① 超支化聚合物的球状三维结构能降低环氧固化物的超支化聚合物的球状三维结构能降低环氧固化物的收缩率;收缩率; ②② 超支化聚合物的活性端基能直接参与固化反应形成超支化聚合物的活性端基能直接参与固化反应形成立体网状结构,众多的末端官能团能加快固化速度;立体网状结构,众多的末端官能团能加快固化速度; ③③ 超支化聚合物的尺寸和球状结构杜绝了在其它传统超支化聚合物的尺寸和球状结构杜绝了在其它传统的增韧体系中所观察到的有害的粒子过滤效应,起到内增的增韧体系中所观察到的有害的粒子过滤效应,起到内增韧的作用韧的作用 (2) 热塑性树脂增韧环氧树脂热塑性树脂增韧环氧树脂 用于环氧树脂增韧改性的热塑性树脂主要有聚砜、聚用于环氧树脂增韧改性的热塑性树脂主要有聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯醚、聚碳酸酯等耐热性及醚砜、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯醚、聚碳酸酯等耐热性及力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化的方式,力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化的方式,或者以溶液的方式掺混入环氧树脂。
或者以溶液的方式掺混入环氧树脂桥联桥联桥联桥联 作用、裂纹锚钉效应作用、裂纹锚钉效应作用、裂纹锚钉效应作用、裂纹锚钉效应2021/3/1185 (4) (4) 核壳结构聚合物增韧环氧树脂核壳结构聚合物增韧环氧树脂 核壳结构聚合物是指由核壳结构聚合物是指由2 2种或种或2 2种以上单体通过乳液种以上单体通过乳液聚合而获得的一类聚合物复合粒子粒子的内部和外部分别聚合而获得的一类聚合物复合粒子粒子的内部和外部分别富集不同成分,显示出特殊的双层或者多层结构,核与壳分富集不同成分,显示出特殊的双层或者多层结构,核与壳分别具有不同功能,通过控制粒子尺寸及改变聚合物组成来改别具有不同功能,通过控制粒子尺寸及改变聚合物组成来改性环氧树脂,可减少内应力,提高粘结强度和冲击性,可获性环氧树脂,可减少内应力,提高粘结强度和冲击性,可获得显著增韧效果得显著增韧效果2021/3/1186 二、环氧树脂的其他改性二、环氧树脂的其他改性1 1、、 耐湿热改性耐湿热改性①①减少树脂基体分子结构中的极性基团,使树脂基体与水的减少树脂基体分子结构中的极性基团,使树脂基体与水的相互作用降低,从而降低树脂基体的吸水率;相互作用降低,从而降低树脂基体的吸水率;②②同时优化复合材料的成型工艺,减少复合材料在成型过程同时优化复合材料的成型工艺,减少复合材料在成型过程中产生的微孔、微裂纹、自由体积等也能提高其耐湿热性中产生的微孔、微裂纹、自由体积等也能提高其耐湿热性能。
增大交联度,引入耐热基团如引入亚胺基、异氰酸酯能增大交联度,引入耐热基团如引入亚胺基、异氰酸酯基、嗯唑烷酮等,以及形成互穿聚合物网络是提高耐热性基、嗯唑烷酮等,以及形成互穿聚合物网络是提高耐热性的最重要手段的最重要手段; ;③③用含有端胺基的苯胺二苯醚树脂作固化剂改性环氧树脂,用含有端胺基的苯胺二苯醚树脂作固化剂改性环氧树脂,得到的复合材料在空气气氛中的初始分解温度高,耐湿热得到的复合材料在空气气氛中的初始分解温度高,耐湿热性能好 2021/3/11872 2、、 阻燃改性阻燃改性 环氧树脂的阻燃性较差,为改善其阻燃性,通常在环氧树脂的阻燃性较差,为改善其阻燃性,通常在环氧树脂中引入环氧树脂中引入卤素、氮、磷、硼和硅卤素、氮、磷、硼和硅等阻燃元素等阻燃元素①①引入的方法可以是使用阻燃型固化剂,如含卤、磷、硼以引入的方法可以是使用阻燃型固化剂,如含卤、磷、硼以及硅的固化剂来固化环氧树脂,及硅的固化剂来固化环氧树脂,②②对环氧树脂进行结构改性,在环氧树脂分子中引入阻燃元对环氧树脂进行结构改性,在环氧树脂分子中引入阻燃元素溴化的酚醛型环氧树脂可作为封装材料用环氧树脂的素。
溴化的酚醛型环氧树脂可作为封装材料用环氧树脂的反应性阻燃剂反应性阻燃剂2021/3/11883 3、、 化学改性化学改性①①通过改变环氧树脂的结构,在环氧树脂分子中引入一些通过改变环氧树脂的结构,在环氧树脂分子中引入一些化学基团,来改进环氧树脂的性能,拓宽其应用的范围化学基团,来改进环氧树脂的性能,拓宽其应用的范围如用丙烯酸或甲基丙烯酸与环氧树脂中的部分环氧基反如用丙烯酸或甲基丙烯酸与环氧树脂中的部分环氧基反应,在分子保留部分环氧基的同时引入碳碳双键,使改应,在分子保留部分环氧基的同时引入碳碳双键,使改性后的环氧树脂既具有光敏特性,又保留环氧树脂的一性后的环氧树脂既具有光敏特性,又保留环氧树脂的一些优良特性些优良特性②②在分子中引入一些亲水性基团,将环氧树脂改性为水性在分子中引入一些亲水性基团,将环氧树脂改性为水性环氧树脂,使改性后的环氧树脂具有水分散性环氧树脂,使改性后的环氧树脂具有水分散性返回返回2021/3/1189 第七节第七节 水性环氧水性环氧树脂树脂 用有机溶剂作分散介质来稀释环氧树脂不仅成本高,用有机溶剂作分散介质来稀释环氧树脂不仅成本高,而且在使用过程中,有机挥发分(而且在使用过程中,有机挥发分(VOCVOC)对操作工人身体危)对操作工人身体危害极大,对环境也会造成污染,为此,许多国家先后颁布害极大,对环境也会造成污染,为此,许多国家先后颁布了严格的限制了严格的限制VOCVOC排放的法规。
开发环境友好特性的水性环排放的法规开发环境友好特性的水性环氧树脂体系成为各国研究的热点氧树脂体系成为各国研究的热点l第一代产品:直接用乳化剂进行乳化;第一代产品:直接用乳化剂进行乳化;l第二代:采用水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂;第二代:采用水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂;l第三代:美国壳牌公司多年研究开发成功的,这一体系第三代:美国壳牌公司多年研究开发成功的,这一体系的环氧树脂和固化剂都接上了非离子型表面活性剂,乳液的环氧树脂和固化剂都接上了非离子型表面活性剂,乳液体系稳定,由其配制的涂料漆膜可达到或超过溶剂型涂料体系稳定,由其配制的涂料漆膜可达到或超过溶剂型涂料的漆膜性能指标的漆膜性能指标2021/3/1190 根据制备方法的不同,水性环氧树脂的制备方法主根据制备方法的不同,水性环氧树脂的制备方法主要有:要有: 一、水性环氧树脂的制备一、水性环氧树脂的制备l机械法机械法l相反转法相反转法l固化剂乳化法固化剂乳化法l化学改性法化学改性法2021/3/1191 1、机械法、机械法也称也称直接乳化法直接乳化法,通常是将环氧树脂用球磨,通常是将环氧树脂用球磨机、胶体磨、均质器等磨碎,然后加入乳化剂水溶液,再机、胶体磨、均质器等磨碎,然后加入乳化剂水溶液,再通过超声振荡、高速搅拌将粒子分散于水中,或将环氧树通过超声振荡、高速搅拌将粒子分散于水中,或将环氧树脂与乳化剂混合,加热到一定温度,在激烈搅拌下逐渐加脂与乳化剂混合,加热到一定温度,在激烈搅拌下逐渐加入水而形成环氧树脂乳液。
入水而形成环氧树脂乳液优点:优点:工艺简单、成本低廉、所需乳化剂的用量较少工艺简单、成本低廉、所需乳化剂的用量较少缺点:缺点:此方法制备的乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较此方法制备的乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较大,约大,约10μm左右,粒子形状不规则,粒度分布较宽,所左右,粒子形状不规则,粒度分布较宽,所配得的乳液稳定性一般较差,并且乳液的成膜性能也不太配得的乳液稳定性一般较差,并且乳液的成膜性能也不太好,而且由于非离子表面活性剂的存在,会影响涂膜的外好,而且由于非离子表面活性剂的存在,会影响涂膜的外观和一些性能观和一些性能2021/3/1192 2 2、、 相反转法相反转法即通过改变水相的体积,将聚合物从即通过改变水相的体积,将聚合物从油包水油包水(W/O)(W/O)状态转变成水包油状态转变成水包油(O/W)(O/W)状态,是一种制备高分状态,是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法,几乎可将所有的高分子树脂借子树脂乳液较为有效的方法,几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用通过物理乳化的方法制得相应的乳液助于外加乳化剂的作用通过物理乳化的方法制得相应的乳液。
相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程,如在油互转化的过程,如在油/ /水水/ /乳化剂体系中,当连续相从油相乳化剂体系中,当连续相从油相向水相向水相( (或从水相向油相或从水相向油相) )转变时,在连续相转变区,体系的转变时,在连续相转变区,体系的界面张力最小,因而此时的分散相的尺寸最小界面张力最小,因而此时的分散相的尺寸最小 通过相反转法将高分子树脂乳化为乳液,制得的乳通过相反转法将高分子树脂乳化为乳液,制得的乳液粒径比机械法小,稳定性也比机械法好,其分散相的平均液粒径比机械法小,稳定性也比机械法好,其分散相的平均粒径一般为粒径一般为l l~~2μm2μm 2021/3/1193 3 3、固化剂乳化法、固化剂乳化法是不外加乳化剂,而是利用具有是不外加乳化剂,而是利用具有乳化效果的固化剂来乳化环氧树脂这种具有乳化性质的固乳化效果的固化剂来乳化环氧树脂这种具有乳化性质的固化剂一般是改性的环氧树脂固化剂,它既具有固化,又具有化剂一般是改性的环氧树脂固化剂,它既具有固化,又具有乳化低相对分子质量液体环氧树脂的功能。
乳化型固化剂一乳化低相对分子质量液体环氧树脂的功能乳化型固化剂一般是环氧树脂般是环氧树脂- -多元胺加成物在普通多元胺固化剂中引入多元胺加成物在普通多元胺固化剂中引入环氧树脂分子链段,并采用成盐的方法来改善其亲水亲油平环氧树脂分子链段,并采用成盐的方法来改善其亲水亲油平衡值,使其成为具有与低相对分子质量液体环氧树脂相似链衡值,使其成为具有与低相对分子质量液体环氧树脂相似链段的水可分散性固化剂由于固化剂乳化法中使用的乳化剂段的水可分散性固化剂由于固化剂乳化法中使用的乳化剂同时又是环氧树脂的固化剂,因此固化所得漆膜的性能比需同时又是环氧树脂的固化剂,因此固化所得漆膜的性能比需外加乳化剂的机械法和相反转化法要好外加乳化剂的机械法和相反转化法要好2021/3/1194 4 4、化学改性法、化学改性法又称又称自乳化法自乳化法,是目前水性环氧树脂,是目前水性环氧树脂的主要制备方法的主要制备方法 化学改性法是通过打开环氧树脂分子中的部分环氧化学改性法是通过打开环氧树脂分子中的部分环氧键,引入极性基团,或者通过自由基引发接枝反应,将极性键,引入极性基团,或者通过自由基引发接枝反应,将极性基团引入环氧树脂分子骨架中,这些亲水性基团或者具有表基团引入环氧树脂分子骨架中,这些亲水性基团或者具有表面活性作用的链段能帮助环氧树脂在水中分散。
面活性作用的链段能帮助环氧树脂在水中分散 由于化学改性法是将亲水性的基团通过共价键直接由于化学改性法是将亲水性的基团通过共价键直接引入到环氧树脂的分子中,因此制得的乳液稳定,粒子尺寸引入到环氧树脂的分子中,因此制得的乳液稳定,粒子尺寸小,多为纳米级化学改性法引入的亲水性基团可是以阴离小,多为纳米级化学改性法引入的亲水性基团可是以阴离子、阳离子或非离子的亲水链段子、阳离子或非离子的亲水链段 2021/3/1195((1 1)引入阴离子)引入阴离子 通过通过酯化酯化、、醚化醚化、、胺化胺化或或自由基接枝改性法自由基接枝改性法在环氧在环氧聚合物分子链上引入羧基、磺酸基等功能性基团、中和成盐聚合物分子链上引入羧基、磺酸基等功能性基团、中和成盐以后,环氧树脂就具备了水分散的性质酯化、醚化和胺化以后,环氧树脂就具备了水分散的性质酯化、醚化和胺化都是利用环氧基与羧基、羟基或氨基反应来实现的都是利用环氧基与羧基、羟基或氨基反应来实现的 酯化酯化是利用氢离子先将环氧基极化,酸根离子再进是利用氢离子先将环氧基极化,酸根离子再进攻环氧环,使其开环,得到改性树脂,然后用胺类水解、中攻环氧环,使其开环,得到改性树脂,然后用胺类水解、中和。
如利用环氧树脂与丙烯酸反应生成环氧丙烯酸酯,再用和如利用环氧树脂与丙烯酸反应生成环氧丙烯酸酯,再用丁烯二酸丁烯二酸( (酐酐) )和环氧丙烯酸酯上的碳碳双键通过加成反应而和环氧丙烯酸酯上的碳碳双键通过加成反应而生成富含羧基的化合物,最后用胺中和成水溶性树脂;或与生成富含羧基的化合物,最后用胺中和成水溶性树脂;或与磷酸反应成环氧磷酸酯,再用胺中和也可得到水性环氧树脂磷酸反应成环氧磷酸酯,再用胺中和也可得到水性环氧树脂2021/3/1196 醚化醚化是由亲核性物质直接进攻环氧基上的碳原子,是由亲核性物质直接进攻环氧基上的碳原子,开环后改性剂与环氧基上的仲碳原子以醚键相连得到改性树开环后改性剂与环氧基上的仲碳原子以醚键相连得到改性树脂,然后水解、中和比较常见的方法是环氧树脂与对羟基脂,然后水解、中和比较常见的方法是环氧树脂与对羟基苯甲酸甲酯反应后水解、中和;也可将环氧树脂与巯基乙酸苯甲酸甲酯反应后水解、中和;也可将环氧树脂与巯基乙酸进行醚化反应而后水解中和的方法,都可在环氧树脂分子中进行醚化反应而后水解中和的方法,都可在环氧树脂分子中引入阴离子引入阴离子 2021/3/1197 胺化胺化是利用环氧基团与一些低分子的扩链剂如氨基酸、是利用环氧基团与一些低分子的扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸氨基苯甲酸、氨基苯磺酸(盐盐)等化合物上的氨基反应,在链等化合物上的氨基反应,在链上引入羧基、磺酸基团,中和成盐后可分散于水中。
如用对上引入羧基、磺酸基团,中和成盐后可分散于水中如用对氨基苯甲酸改性环氧树脂,使其具有亲水亲油两种性质,以氨基苯甲酸改性环氧树脂,使其具有亲水亲油两种性质,以改性产物及其与纯环氧树脂的混合物制成水性涂料,涂膜性改性产物及其与纯环氧树脂的混合物制成水性涂料,涂膜性能优良,保持了溶剂型环氧涂料在抗冲击强度、光泽度和硬能优良,保持了溶剂型环氧涂料在抗冲击强度、光泽度和硬度等方面的优点,而且附着力提高,柔韧性大为改善,涂膜度等方面的优点,而且附着力提高,柔韧性大为改善,涂膜耐水性和耐化学药品性能优良耐水性和耐化学药品性能优良2021/3/1198 自由基接技改性法自由基接技改性法是利用双酚是利用双酚A A型环氧树脂分子上的型环氧树脂分子上的亚甲基在过氧化物作用下易于形成自由基并与乙烯基单体共亚甲基在过氧化物作用下易于形成自由基并与乙烯基单体共聚的性质,将聚的性质,将( (甲基甲基) )丙烯酸、马来酸丙烯酸、马来酸( (酐酐) )等单体接枝到环氧等单体接枝到环氧树脂上,再用中和剂中和成盐,最后加入水分散,从而得到树脂上,再用中和剂中和成盐,最后加入水分散,从而得到水性环氧树脂。
水性环氧树脂 将丙烯酸单体接枝到环氧分子骨架上,制得不易水解的水将丙烯酸单体接枝到环氧分子骨架上,制得不易水解的水性环氧树脂性环氧树脂2021/3/1199 反应为反应为自由基聚合机理自由基聚合机理,接枝位置为环氧分子链上,接枝位置为环氧分子链上的脂肪碳原子,接枝率低于的脂肪碳原子,接枝率低于100100%% ,最终产物为未接枝的环,最终产物为未接枝的环氧树脂、接枝的环氧树脂和聚丙烯酸的混合物,这三种聚合氧树脂、接枝的环氧树脂和聚丙烯酸的混合物,这三种聚合物分子在溶剂中舒展成线型状态,加入水后:物分子在溶剂中舒展成线型状态,加入水后:l未接枝共聚物和水的不混溶性,在水中形成胶束;未接枝共聚物和水的不混溶性,在水中形成胶束;l接枝共聚物的环氧链段和与其相混溶的未接枝环氧树脂处接枝共聚物的环氧链段和与其相混溶的未接枝环氧树脂处于胶束内部;于胶束内部;l接枝共聚物的丙烯酸共聚物羧酸盐链段处于胶束表层,并接枝共聚物的丙烯酸共聚物羧酸盐链段处于胶束表层,并吸附了与其相混溶的丙烯酸共聚物的羧酸盐包覆于胶束表面,吸附了与其相混溶的丙烯酸共聚物的羧酸盐包覆于胶束表面,颗粒表面带有电荷,形成了极稳定的颗粒表面带有电荷,形成了极稳定的水分散体系水分散体系。
2021/3/11100l 先用磷酸将环氧树脂酸化得到环氧磷酸酯,再用先用磷酸将环氧树脂酸化得到环氧磷酸酯,再用环氧磷酸酯与丙烯酸接枝共聚,制得比丙烯酸与环氧树脂直环氧磷酸酯与丙烯酸接枝共聚,制得比丙烯酸与环氧树脂直接接枝的产物稳定性更好的水基分散体;接接枝的产物稳定性更好的水基分散体;l 水性体系稳定性随制备环氧磷酸酯时磷酸的用量、水性体系稳定性随制备环氧磷酸酯时磷酸的用量、丙烯酸单体用量和环氧树脂分子量的增大而提高,其中丙烯丙烯酸单体用量和环氧树脂分子量的增大而提高,其中丙烯酸单体用量是影响其水分散稳定性的最重要因素酸单体用量是影响其水分散稳定性的最重要因素l 以双酚以双酚A A型环氧树脂与丙烯酸反应合成具有羟基侧型环氧树脂与丙烯酸反应合成具有羟基侧基的环氧丙烯酸酯,再用甲苯二异氰酸酯与丙烯酸羟乙酯的基的环氧丙烯酸酯,再用甲苯二异氰酸酯与丙烯酸羟乙酯的半加成物对上述环氧丙烯酸酯进行接枝改性,再用酸酐引入半加成物对上述环氧丙烯酸酯进行接枝改性,再用酸酐引入羧基,经胺中和后,可得较为稳定的自乳化光敏树脂水分散羧基,经胺中和后,可得较为稳定的自乳化光敏树脂水分散体系。
体系 2021/3/11101((2 2)引入阳离子)引入阳离子 含胺基的化合物与环氧基反应生成含叔胺或季胺碱的含胺基的化合物与环氧基反应生成含叔胺或季胺碱的环氧,用酸中和后得到阳离子型的水性环氧树脂环氧,用酸中和后得到阳离子型的水性环氧树脂 用酚醛型多官能环氧树脂用酚醛型多官能环氧树脂F-51与一定量的二乙醇胺发与一定量的二乙醇胺发生加成反应生加成反应(每个每个F-51分子中打开了一个环氧基分子中打开了一个环氧基)引入亲水引入亲水基团,再用冰醋酸中和成盐,加水制得改性基团,再用冰醋酸中和成盐,加水制得改性F-51水性环氧水性环氧树脂,该方法使树脂具备了水溶性或水分散性,同时每个树脂,该方法使树脂具备了水溶性或水分散性,同时每个改性树脂分子中又保留了改性树脂分子中又保留了2个环氧基,使改性树脂的亲水性个环氧基,使改性树脂的亲水性和反应活性达到合理的平衡和反应活性达到合理的平衡2021/3/11102 固化体系采用改性固化体系采用改性F-51F-51水性环氧树脂水性环氧树脂与与双氰胺双氰胺配合,配合,由于双氰胺在水性环氧树脂体系中具有良好的溶解性和潜伏由于双氰胺在水性环氧树脂体系中具有良好的溶解性和潜伏性,贮存性,贮存6 6个月不分层,黏度无变化,可形成稳定的单组分个月不分层,黏度无变化,可形成稳定的单组分配方。
该体系比未改性环氧配方该体系比未改性环氧/ /双氰胺体系起始反应温度降低双氰胺体系起始反应温度降低了了76℃76℃,固化工艺得到改善固化物具有良好的力学性能,,固化工艺得到改善固化物具有良好的力学性能,层压板弯曲强度达层压板弯曲强度达502.93 MPa502.93 MPa,剪切强度达,剪切强度达36.6MPa36.6MPa,固化,固化膜硬度达膜硬度达6 H6 H,附着力,附着力100%100%,吸水率,吸水率47%47%,具有良好的应用前,具有良好的应用前景 由于环氧固化剂通常是含胺基的碱性化合物,两者由于环氧固化剂通常是含胺基的碱性化合物,两者混合后,体系容易失去稳定性而影响使用性能,因此这类树混合后,体系容易失去稳定性而影响使用性能,因此这类树脂在实际中脂在实际中较少应用较少应用2021/3/11103 ((3 3)引入非离子的亲水链段)引入非离子的亲水链段 通过含亲水性的氧化乙烯链段的聚乙二醇或其嵌段共通过含亲水性的氧化乙烯链段的聚乙二醇或其嵌段共聚物上的羟基或含聚氧化乙烯链上的胺基与环氧基团反应可聚物上的羟基或含聚氧化乙烯链上的胺基与环氧基团反应可以将聚氧化乙烯链段引入到环氧分子链上,得到含非离子亲以将聚氧化乙烯链段引入到环氧分子链上,得到含非离子亲水成分的水性环氧树脂。
该反应通常在催化剂存在下进行,水成分的水性环氧树脂该反应通常在催化剂存在下进行,常用的催化剂有三氟化硼络合物、三苯基膦、强无机酸常用的催化剂有三氟化硼络合物、三苯基膦、强无机酸2021/3/11104l先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧氯丙烷反应,形先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧氯丙烷反应,形成相对分子质量为成相对分子质量为4 000~20 0004 000~20 000的双环氧端基乳化剂的双环氧端基乳化剂l利用此乳化剂和环氧当量为利用此乳化剂和环氧当量为190190的双酚的双酚A A环氧树脂混合,以环氧树脂混合,以三苯基磷化氢为催化剂进行反应,可得到含有亲水性聚氧三苯基磷化氢为催化剂进行反应,可得到含有亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链段的环氧树脂乙烯、聚氧丙烯链段的环氧树脂l这种环氧树脂不用外加乳化剂即可溶于水中,且由于亲水这种环氧树脂不用外加乳化剂即可溶于水中,且由于亲水链段包含在环氧树脂分子中,因而增强了涂膜的耐水性链段包含在环氧树脂分子中,因而增强了涂膜的耐水性 在双酚在双酚A型环氧树脂和聚乙二醇中加入催化剂三苯基膦型环氧树脂和聚乙二醇中加入催化剂三苯基膦化氢制得的非离子表面活性剂与氨基苯甲酸改性的双酚化氢制得的非离子表面活性剂与氨基苯甲酸改性的双酚A型型环氧树脂及环氧树脂及E-20环氧树脂制得水性环氧涂料作为食品罐内环氧树脂制得水性环氧涂料作为食品罐内壁涂料,性能良好。
壁涂料,性能良好2021/3/11105 (1) (1) 单组分水性环氧乳液的合成单组分水性环氧乳液的合成l环氧树脂环氧树脂正丁醇和乙二醇单丁醚正丁醇和乙二醇单丁醚混合溶剂;混合溶剂;l加热升温至加热升温至105℃105℃;;l当投入的环氧树脂充分溶解后开动搅拌,当投入的环氧树脂充分溶解后开动搅拌,2 h2 h内匀速缓慢滴内匀速缓慢滴 加加甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和过氧化苯甲酰的甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯和过氧化苯甲酰的混混 合溶液合溶液;;l先升温至先升温至105℃105℃,继续搅拌反应,继续搅拌反应3 h3 h;;l后降温至后降温至50℃50℃,加入,加入N,N-N,N-二甲基乙醇胺二甲基乙醇胺和去离子水的混合和去离子水的混合 溶液中和,中和度溶液中和,中和度100%100%,搅拌下继续反应,搅拌下继续反应30 min30 min;;l加水高速分散制成固含量约加水高速分散制成固含量约30%30%环氧树脂环氧树脂/ /丙烯酸接枝共聚丙烯酸接枝共聚 物乳液 二、水性环氧树脂的合成实例二、水性环氧树脂的合成实例2021/3/11106在该乳液中按质量比在该乳液中按质量比10∶110∶1加入加入25%25%氨基树脂氨基树脂R-717R-717的溶液,的溶液,高速分散并滴加去离子水将乳液稀释至固含量为高速分散并滴加去离子水将乳液稀释至固含量为20%20%,得到,得到单组分水性环氧乳液。
单组分水性环氧乳液2021/3/11107 环氧树脂相对分子质量、功能单体甲基丙烯酸和引发剂环氧树脂相对分子质量、功能单体甲基丙烯酸和引发剂过氧化苯甲酰用量是影响环氧过氧化苯甲酰用量是影响环氧/丙烯酸接枝共聚乳液性能的三丙烯酸接枝共聚乳液性能的三个关键因素个关键因素u随着随着环氧树脂平均分子量环氧树脂平均分子量增加,合成的环氧乳液稳定性提增加,合成的环氧乳液稳定性提高,乳液黏度也随之高,乳液黏度也随之增大u增加增加甲基丙烯酸用量甲基丙烯酸用量,乳液粒径减小,但用量过大使漆膜,乳液粒径减小,但用量过大使漆膜耐水性变差耐水性变差u引发剂的用量引发剂的用量直接影响反应接枝率,当引发剂的用量过低直接影响反应接枝率,当引发剂的用量过低时,制备的乳液储存稳定性差,过低的引发剂浓度导致反应时,制备的乳液储存稳定性差,过低的引发剂浓度导致反应的接枝率较低,聚合物的亲水性差,乳液不稳定引发剂的的接枝率较低,聚合物的亲水性差,乳液不稳定引发剂的浓度增加,反应接枝率增加,环氧树脂亲水性提高,乳液粒浓度增加,反应接枝率增加,环氧树脂亲水性提高,乳液粒子粒径减小,乳液粒子形状规整但引发剂的用量过高使单子粒径减小,乳液粒子形状规整。
但引发剂的用量过高使单体之间的共聚反应增大,降低了体系稳定性体之间的共聚反应增大,降低了体系稳定性2021/3/11108 另外,引发剂浓度过高会促使引发剂产生诱导分解,另外,引发剂浓度过高会促使引发剂产生诱导分解,也就是自由基向引发剂的转移反应,结果消耗了引发剂而自也就是自由基向引发剂的转移反应,结果消耗了引发剂而自由基数量并未增加,导致接枝效率下降通过实验表明,采由基数量并未增加,导致接枝效率下降通过实验表明,采用环氧树脂用环氧树脂E-06E-06和和E-03E-03配合使用,甲基丙烯酸单体含量配合使用,甲基丙烯酸单体含量44%44%,,过氧化苯甲酰用量为单体总质量的过氧化苯甲酰用量为单体总质量的8.4%8.4%,合成的环氧乳液具,合成的环氧乳液具有良好的储存稳定性、黏度适中、粒径小,适于工业涂装有良好的储存稳定性、黏度适中、粒径小,适于工业涂装2021/3/11109 (2) (2) 水性二乙醇胺改性水性二乙醇胺改性E-44E-44环氧树脂的合成环氧树脂的合成 环氧树脂中的环氧基可与胺反应,因此可用二乙醇环氧树脂中的环氧基可与胺反应,因此可用二乙醇胺来改性胺来改性E-4E-4环氧树脂,在树脂分子中引入亲水性羟基和胺环氧树脂,在树脂分子中引入亲水性羟基和胺基,之后再滴加冰醋酸成盐,即可制得水性二乙醇胺改性基,之后再滴加冰醋酸成盐,即可制得水性二乙醇胺改性E-E-4444环氧树脂。
环氧树脂反应原理反应原理如下:如下:2021/3/11110u60℃60℃下先用下先用乙二醇丁醚和乙醇乙二醇丁醚和乙醇将环氧树脂溶解,然后慢慢将环氧树脂溶解,然后慢慢滴加二乙醇胺,滴完后继续加热至滴加二乙醇胺,滴完后继续加热至80℃80℃,恒温反应,恒温反应2.5h2.5h,反,反应完全后,即得二乙醇胺改性的环氧树脂应完全后,即得二乙醇胺改性的环氧树脂E-44E-44u最后向制得的改性树脂中滴加最后向制得的改性树脂中滴加冰乙酸冰乙酸,中和成盐,再加入,中和成盐,再加入一定量水,搅拌,即得改性环氧树脂的水性体系一定量水,搅拌,即得改性环氧树脂的水性体系 改性环氧树脂的亲水性强弱与树脂分子中引入的二改性环氧树脂的亲水性强弱与树脂分子中引入的二乙醇胺和滴加的冰醋酸的多少有关,二乙醇胺和乙酸用量的乙醇胺和滴加的冰醋酸的多少有关,二乙醇胺和乙酸用量的增加,改性树脂亲水性增强而环氧值降低通过改变两者的增加,改性树脂亲水性增强而环氧值降低通过改变两者的用量,可制得一系列具有不同环氧值的水溶液或水乳液用量,可制得一系列具有不同环氧值的水溶液或水乳液合成工艺合成工艺2021/3/11111 水性环氧树脂固化剂是指能溶于水或能被水乳化的水性环氧树脂固化剂是指能溶于水或能被水乳化的环氧树脂固化剂。
一般的多元胺类固化剂都可溶于水,但在环氧树脂固化剂一般的多元胺类固化剂都可溶于水,但在常温下挥发性大,毒性大,固化偏快常温下挥发性大,毒性大,固化偏快, ,配比要求太严配比要求太严, ,且亲水且亲水性强,易保留水分而使得涂膜泛白,甚至吸收二氧化碳降低性强,易保留水分而使得涂膜泛白,甚至吸收二氧化碳降低效果实际使用的水性环氧固化剂对传统的胺类固化剂的改效果实际使用的水性环氧固化剂对传统的胺类固化剂的改性,它克服了未改性胺类固化剂的缺点,且不影响涂膜的物性,它克服了未改性胺类固化剂的缺点,且不影响涂膜的物理和化学性能理和化学性能 三、水性环氧树脂固化剂的合成三、水性环氧树脂固化剂的合成2021/3/11112 常用的水性环氧固化剂大多为多乙烯多胺改性产物,常用的水性环氧固化剂大多为多乙烯多胺改性产物,改性方法有以下三种改性方法有以下三种: : ① ① 与单脂肪酸反应制得酰胺化多胺;与单脂肪酸反应制得酰胺化多胺; ② ② 与二聚酸进行缩合而成聚酰胺;与二聚酸进行缩合而成聚酰胺; ③ ③ 与环氧树脂加成得到多胺与环氧树脂加成得到多胺- -环氧加成物。
环氧加成物 这三种方法均采用在多元胺分子链中引入非极性基团这三种方法均采用在多元胺分子链中引入非极性基团, ,使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构, ,以改善与环氧树以改善与环氧树脂的相容性由于酰胺类固化剂固化后的涂膜的耐水性和耐脂的相容性由于酰胺类固化剂固化后的涂膜的耐水性和耐化学药品性较差化学药品性较差, , 现在研究的水性环氧固化剂主要是封端的现在研究的水性环氧固化剂主要是封端的环氧环氧- -多乙烯多胺加成物多乙烯多胺加成物2021/3/11113 ((1 1))E-44E-44环氧树脂改性三乙烯四胺水性环氧固化剂的环氧树脂改性三乙烯四胺水性环氧固化剂的合成合成 将一定比例的将一定比例的E-44E-44、三乙烯四胺、无水乙醇投入三、三乙烯四胺、无水乙醇投入三颈烧瓶中,在温度颈烧瓶中,在温度55~60℃55~60℃下反应下反应6 6小时,减压蒸馏除去乙醇小时,减压蒸馏除去乙醇制得反应原理反应原理如下:如下:制备的水性环氧固化剂的亲水性较低,用于制备水性环氧制备的水性环氧固化剂的亲水性较低,用于制备水性环氧树脂漆,得到的漆膜性能可达到使用要求。
树脂漆,得到的漆膜性能可达到使用要求2021/3/11114((2)聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成)聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成采用多乙烯多胺与低分子质量环氧树脂反应,并在其中引采用多乙烯多胺与低分子质量环氧树脂反应,并在其中引入聚醚和环氧树脂入聚醚和环氧树脂CYD-128合成的合成的CYD-128改性聚醚链段,改性聚醚链段,合成聚醚型水性固化剂合成聚醚型水性固化剂合成原理合成原理如下:如下:2021/3/11115最佳配方与工艺为:选择分子质量为最佳配方与工艺为:选择分子质量为15001500的聚醚,环氧树的聚醚,环氧树脂与聚醚物质的量比为脂与聚醚物质的量比为2 2︰︰1 1,催化剂选用,催化剂选用BFBF3 3,,60℃60℃时加入与现有文献中报道的固化物性能相比,该水性固化剂固化与现有文献中报道的固化物性能相比,该水性固化剂固化环氧体系的的柔韧性和附着力有大幅提高,硬度、光泽度环氧体系的的柔韧性和附着力有大幅提高,硬度、光泽度和强度改变不大和强度改变不大 ((3)水性柔性环氧固化剂的合成)水性柔性环氧固化剂的合成 以三乙烯四胺以三乙烯四胺(TETA)和液体环氧树脂和液体环氧树脂(EPON828)为原为原料料,在物料摩尔比在物料摩尔比(TETA/EPON828)为为2.2/1,反应温度为反应温度为65℃℃,反应时间为反应时间为4h的工艺条件下合成的工艺条件下合成EPON828-TETA加加成物。
然后用具有多支链柔韧性链段的成物然后用具有多支链柔韧性链段的C12~14叔碳酸缩叔碳酸缩水甘油酯水甘油酯(CARDURA E-10)在反应温度为在反应温度为70℃℃,反应时间为反应时间为3h的工艺条件下对的工艺条件下对EPON828-TETA加成物进行封端改性加成物进行封端改性制得制得CARDURA E-10改性的水性环氧固化剂改性的水性环氧固化剂2021/3/11116 与液体环氧树脂在室温下固化所形成的涂膜性能良好与液体环氧树脂在室温下固化所形成的涂膜性能良好, 其其柔韧性和耐冲击性优于用传统封端改性剂丁基缩水甘油醚柔韧性和耐冲击性优于用传统封端改性剂丁基缩水甘油醚((BGE)改性水性环氧固化剂所形成的涂膜改性水性环氧固化剂所形成的涂膜2021/3/11117 在在500mL500mL三颈瓶中投入环氧树脂、甲苯二异氰酸酯三颈瓶中投入环氧树脂、甲苯二异氰酸酯((TDITDI)、改性处理的表面活性剂、阻聚剂,加热搅拌反应)、改性处理的表面活性剂、阻聚剂,加热搅拌反应至终点至终点( (反应物溶于丙酮,滴入亚硝酸钠饱和水溶液不变黄反应物溶于丙酮,滴入亚硝酸钠饱和水溶液不变黄色色) )。
而而1000mL1000mL四颈瓶中投入乙撑四胺,控制反应温度缓慢四颈瓶中投入乙撑四胺,控制反应温度缓慢加入上述反应物进行加成反应;滴加丁基缩水甘油醚对加加入上述反应物进行加成反应;滴加丁基缩水甘油醚对加成物进行封端,用醋酸调节亲水亲油平衡、加入蒸馏水稀成物进行封端,用醋酸调节亲水亲油平衡、加入蒸馏水稀释到释到5050%% 固含量固含量, ,即得水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂即得水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂返回返回 ((4)水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的合成)水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的合成2021/3/11118TDITDITDITDI的用量对固化剂的性能影响的用量对固化剂的性能影响的用量对固化剂的性能影响的用量对固化剂的性能影响l当当TDITDI含量低于含量低于3.03.0%% 时,表面活性剂含量太小,不能很时,表面活性剂含量太小,不能很好地乳化环氧树脂.不能形成稳定的漆液及平整的涂膜;好地乳化环氧树脂.不能形成稳定的漆液及平整的涂膜;l当当TDITDI含量大于含量大于10.010.0%% 时时, ,小分子胺加成物含量相应提高,小分子胺加成物含量相应提高,虽然乳化性能好,但体系的极性增大,表面张力太大,同虽然乳化性能好,但体系的极性增大,表面张力太大,同样不能形成连续的涂膜。
样不能形成连续的涂膜lTDITDI的质量分数为的质量分数为4.04.0%%~8.0~8.0%时,合成的水性固化剂稳定%时,合成的水性固化剂稳定性好,配漆适用期长,配漆性能、涂膜表观性能以及漆膜性好,配漆适用期长,配漆性能、涂膜表观性能以及漆膜物理机械性能均较好物理机械性能均较好, ,配制的水性环氧地板漆性能优良配制的水性环氧地板漆性能优良2021/3/11119 第八节第八节 环氧树脂的应用环氧树脂的应用 作为涂料用的环氧树脂约占环氧树脂总量的作为涂料用的环氧树脂约占环氧树脂总量的35%35%按环氧树脂固化方式的不同,环氧树脂涂料可分为环氧树脂固化方式的不同,环氧树脂涂料可分为常温固化型常温固化型、、自然干燥型自然干燥型、、烘干型烘干型以及以及阳离子电泳环氧涂料阳离子电泳环氧涂料 常温固化型环氧涂料常温固化型环氧涂料由环氧树脂和常温固化剂两部分由环氧树脂和常温固化剂两部分组成,以双组分包装形式使用,其主要应用对象是不能进行组成,以双组分包装形式使用,其主要应用对象是不能进行烘烤的大型钢铁构件和混凝土结构件。
常温固化型环氧涂料烘烤的大型钢铁构件和混凝土结构件常温固化型环氧涂料的优点是在的优点是在10℃10℃以上的温度下即能形成以上的温度下即能形成3H3H铅笔硬度的耐化学铅笔硬度的耐化学药品性涂膜,缺点是涂膜易泛黄,易粉化药品性涂膜,缺点是涂膜易泛黄,易粉化 一、涂料一、涂料2021/3/11120自然干燥型环氧涂料自然干燥型环氧涂料 由不饱和脂肪酸和松香酸等与环氧树脂酯化得到的由不饱和脂肪酸和松香酸等与环氧树脂酯化得到的酯化产物制备的涂料它与普通的醇酸树脂涂料一样也有规酯化产物制备的涂料它与普通的醇酸树脂涂料一样也有规定的酸的种类和用量按油长分类,可分成长油型(干性)、定的酸的种类和用量按油长分类,可分成长油型(干性)、中油型(半干性)和短油型(不干性)三种,油长不同,涂中油型(半干性)和短油型(不干性)三种,油长不同,涂料的性能也有差异在该类环氧涂料中加入了一定量的环烷料的性能也有差异在该类环氧涂料中加入了一定量的环烷酸钴等金属盐催干剂,调制成单组分的涂料供应市场这类酸钴等金属盐催干剂,调制成单组分的涂料供应市场这类涂料的固化机理与醇酸树脂涂料类似,在空气中涂料的固化机理与醇酸树脂涂料类似,在空气中氧的作用下,氧的作用下,树脂分子内不饱和双键交联,其耐久性大幅度提高。
这种涂树脂分子内不饱和双键交联,其耐久性大幅度提高这种涂料的用途与醇酸树脂涂料相类似,且保留了环氧树脂的一些料的用途与醇酸树脂涂料相类似,且保留了环氧树脂的一些特性,所以形成的漆膜比醇酸树脂涂料形成的漆膜耐化学药特性,所以形成的漆膜比醇酸树脂涂料形成的漆膜耐化学药品性更为优越,但也易泛黄且有粉化的趋势品性更为优越,但也易泛黄且有粉化的趋势2021/3/11121烘干型环氧涂料烘干型环氧涂料 在常温下不能固化,必须经烘烤才能固化烘干型在常温下不能固化,必须经烘烤才能固化烘干型环氧涂料一般是以酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧涂料一般是以酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、醇酸树脂和多异氰酸酯,或以热固性丙烯酸树脂作为固化剂,醇酸树脂和多异氰酸酯,或以热固性丙烯酸树脂作为固化剂,烘烤温度视固化剂官能团种类不同而异采用以含羟甲基的烘烤温度视固化剂官能团种类不同而异采用以含羟甲基的酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂为固化剂时,烘烤酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂为固化剂时,烘烤温度非常低,而以含羧基或羟基的热固性丙烯酸树脂和醇酸温度非常低,而以含羧基或羟基的热固性丙烯酸树脂和醇酸树脂作固化剂时,烘烤温度居前两者之间。
烘干型环氧涂料树脂作固化剂时,烘烤温度居前两者之间烘干型环氧涂料既可用作以保护功能为主要目的的底漆,又可用作以装饰功既可用作以保护功能为主要目的的底漆,又可用作以装饰功能为主的面漆,不过大多数情况是利用其优良的耐腐蚀性来能为主的面漆,不过大多数情况是利用其优良的耐腐蚀性来作为底漆使用的作为底漆使用的 2021/3/11122阳离子电泳环氧涂料阳离子电泳环氧涂料 以环氧树脂作为成膜物质的阳离子电沉积涂料,它比通以环氧树脂作为成膜物质的阳离子电沉积涂料,它比通常的阳离子电泳涂料具有更优越的防腐性能,专门用于大量常的阳离子电泳涂料具有更优越的防腐性能,专门用于大量生产的钢铁制品的底涂涂料阳离子电泳环氧涂料由作为粘生产的钢铁制品的底涂涂料阳离子电泳环氧涂料由作为粘料的阳离子化的聚酰胺树脂、作为交联剂的嵌段多异氰酸酯料的阳离子化的聚酰胺树脂、作为交联剂的嵌段多异氰酸酯以及作为颜料分散剂的以及作为颜料分散剂的鎓盐化环氧树脂所组成电沉积涂装鎓盐化环氧树脂所组成电沉积涂装的原理实质上就是电泳原理,被涂物为阴极,对应极为阳极,的原理实质上就是电泳原理,被涂物为阴极,对应极为阳极,带正电的涂料粒子在阴极上析出,沉积在被涂物的表面,形带正电的涂料粒子在阴极上析出,沉积在被涂物的表面,形成成60%60%以上的高浓度涂膜,然后用通常的烘烤方法进行烘干,以上的高浓度涂膜,然后用通常的烘烤方法进行烘干,使嵌段多异氰酸酯与羟基发生交联固化反应,最终形成所需使嵌段多异氰酸酯与羟基发生交联固化反应,最终形成所需要的涂膜。
电沉积涂装方法效率较高,主要用于大量涂装的要的涂膜电沉积涂装方法效率较高,主要用于大量涂装的场合,其典型的用途是汽车底涂和铁架的涂装场合,其典型的用途是汽车底涂和铁架的涂装 2021/3/11123 ((1)纯环氧树脂涂料)纯环氧树脂涂料 纯环氧树脂涂料是以低相对分子质量的环氧树脂为基础纯环氧树脂涂料是以低相对分子质量的环氧树脂为基础的、树脂和固化剂分开包装的双组分涂料,可以制成无溶剂的、树脂和固化剂分开包装的双组分涂料,可以制成无溶剂或高固体分涂料环氧树脂主要以或高固体分涂料环氧树脂主要以E-44、、E-42、、E-20为主,为主,这类涂料室温下干燥,养护期在这类涂料室温下干燥,养护期在1周以上这类涂料主要包括周以上这类涂料主要包括改性脂肪胺固化环氧防腐蚀涂料、己二胺固化环氧防腐蚀涂改性脂肪胺固化环氧防腐蚀涂料、己二胺固化环氧防腐蚀涂料、聚酰胺固化环氧树脂防腐蚀涂料料、聚酰胺固化环氧树脂防腐蚀涂料 1 1、防腐蚀环氧涂料、防腐蚀环氧涂料 2021/3/11124 ((2 2)) 环氧煤焦沥青防腐蚀涂料环氧煤焦沥青防腐蚀涂料 煤焦油沥青有很好的耐水性,价格低廉,与环氧树煤焦油沥青有很好的耐水性,价格低廉,与环氧树脂混容性良好。
将环氧树脂和沥青配制成涂料可获得耐酸碱、脂混容性良好将环氧树脂和沥青配制成涂料可获得耐酸碱、耐水、耐溶剂、附着力强、机械强度大的防腐涂层,且价格耐水、耐溶剂、附着力强、机械强度大的防腐涂层,且价格比环氧漆价格低因此该类涂料已广泛应用于化工设备、水比环氧漆价格低因此该类涂料已广泛应用于化工设备、水利工程构筑物、地下管道内外壁的涂层其特殊的优点是具利工程构筑物、地下管道内外壁的涂层其特殊的优点是具有突出的耐水性,良好的耐酸、耐碱和耐油性,优良的附着有突出的耐水性,良好的耐酸、耐碱和耐油性,优良的附着力力和韧性,以及可配成厚浆和高固体分涂料,但不耐高浓度和韧性,以及可配成厚浆和高固体分涂料,但不耐高浓度的酸和苯类溶剂,不能做成浅色漆,不耐日光长期照射,也的酸和苯类溶剂,不能做成浅色漆,不耐日光长期照射,也不能且于饮用水设备上不能且于饮用水设备上2021/3/11125 ((3 3)无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料)无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料 无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料是一种不含挥发性有无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料是一种不含挥发性有机溶剂、固化时不产生有机挥发分的环氧树脂涂料,这种涂机溶剂、固化时不产生有机挥发分的环氧树脂涂料,这种涂料本身是液态的,施工时可采用喷涂、刷涂或浸涂。
其主要料本身是液态的,施工时可采用喷涂、刷涂或浸涂其主要组成有环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、颜料和辅助材料组成有环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、颜料和辅助材料相对于溶剂型环氧树脂涂料,具有较为明显的优点,如在空相对于溶剂型环氧树脂涂料,具有较为明显的优点,如在空间狭窄、封闭的场所进行涂料涂装时,若使用溶剂型涂料,间狭窄、封闭的场所进行涂料涂装时,若使用溶剂型涂料,就有可能发生施工人员中毒、溶剂滞留和涂层固化不充分的就有可能发生施工人员中毒、溶剂滞留和涂层固化不充分的问题,而使用无溶剂型涂料可以避免上述这些问题另外无问题,而使用无溶剂型涂料可以避免上述这些问题另外无溶剂涂类可以厚涂、快干,能起到堵漏、防渗、防腐蚀的作溶剂涂类可以厚涂、快干,能起到堵漏、防渗、防腐蚀的作用 2021/3/11126 ((4 4)环氧酚醛防腐蚀涂料)环氧酚醛防腐蚀涂料 环氧酚醛防腐蚀涂料是以酚醛树脂为固化剂的一种环环氧酚醛防腐蚀涂料是以酚醛树脂为固化剂的一种环氧树脂涂料酚醛树脂中含有酚羟基和羟甲基,在高温下可氧树脂涂料酚醛树脂中含有酚羟基和羟甲基,在高温下可引起环氧树脂固化,而在常温下两者的混合物很稳定,因此引起环氧树脂固化,而在常温下两者的混合物很稳定,因此可制成稳定的单组分涂料。
这种涂料既具有环氧树脂良好的可制成稳定的单组分涂料这种涂料既具有环氧树脂良好的附着力,又具有酚醛树脂良好的耐酸性、耐热性,因此是一附着力,又具有酚醛树脂良好的耐酸性、耐热性,因此是一种较好的附腐蚀涂料种较好的附腐蚀涂料2021/3/11127 电气绝缘环氧树脂涂料主要包括环氧漆包线绝缘漆、电气绝缘环氧树脂涂料主要包括环氧漆包线绝缘漆、环氧浸渍绝缘漆、环氧覆盖绝缘漆、环氧硅钢片绝缘漆等环氧浸渍绝缘漆、环氧覆盖绝缘漆、环氧硅钢片绝缘漆等环氧漆包线绝缘漆是漆包线绝缘漆中的小品种,一般是采用环氧漆包线绝缘漆是漆包线绝缘漆中的小品种,一般是采用高相对分子质量的环氧树脂高相对分子质量的环氧树脂E-05E-05、、E-06E-06,固化剂为醇溶性酚,固化剂为醇溶性酚醛树脂,主要用于潜水电机、化工厂用电机、冷冻机电机、醛树脂,主要用于潜水电机、化工厂用电机、冷冻机电机、油浸式变压器的绕组和线圈环氧漆包线绝缘漆主要是利用油浸式变压器的绕组和线圈环氧漆包线绝缘漆主要是利用环氧树脂优良的耐化学品性、耐湿热性、耐冷冻性,但缠绕环氧树脂优良的耐化学品性、耐湿热性、耐冷冻性,但缠绕性、耐热冲击性有限,因此其应用领域受到限制。
环氧浸渍性、耐热冲击性有限,因此其应用领域受到限制环氧浸渍绝缘漆是浸渍漆中的一大品种主要包括环氧酯烘干绝缘漆、绝缘漆是浸渍漆中的一大品种主要包括环氧酯烘干绝缘漆、无溶剂环氧树脂绝缘漆、沉浸型无溶剂漆、滴浸型无溶剂漆无溶剂环氧树脂绝缘漆、沉浸型无溶剂漆、滴浸型无溶剂漆等 2 2、、电气绝缘环氧树脂涂料电气绝缘环氧树脂涂料2021/3/11128 汽车车身用环氧树脂涂料主要是离子电泳涂料,汽车车身用环氧树脂涂料主要是离子电泳涂料,它一般是以水作分散剂的水性环氧树酯涂料,多采用电沉它一般是以水作分散剂的水性环氧树酯涂料,多采用电沉积法进行涂装,其腐蚀性能非常优越,专门用于大型生产积法进行涂装,其腐蚀性能非常优越,专门用于大型生产如汽车车身等的钢铁制品的底漆涂料如汽车车身等的钢铁制品的底漆涂料 车间底漆主要用于车间内成批钢铁材料的预处理,车间底漆主要用于车间内成批钢铁材料的预处理,是造船预涂保养钢板的主要底漆,一般为环氧树脂富锌底是造船预涂保养钢板的主要底漆,一般为环氧树脂富锌底漆,通常为漆,通常为3 3罐装,甲组分为超细锌粉,其用量以干膜中罐装,甲组分为超细锌粉,其用量以干膜中锌粉含量锌粉含量82%~85%82%~85%为宜,乙组分为为宜,乙组分为E-20E-20环氧树脂液中加入环氧树脂液中加入氧化铁及膨润土、气相二氧化硅,丙组分为聚酰胺固化剂氧化铁及膨润土、气相二氧化硅,丙组分为聚酰胺固化剂液,其胺值为液,其胺值为200200。
3 3、汽车、船舶等交通工具用环氧树脂涂料、汽车、船舶等交通工具用环氧树脂涂料2021/3/11129 船底防锈漆船底防锈漆是指涂刷在船舰水线以下,长期浸在水中的是指涂刷在船舰水线以下,长期浸在水中的船用防锈涂料,也可用于深水码头钢柱、海上钻采石油、天船用防锈涂料,也可用于深水码头钢柱、海上钻采石油、天然气平台等的钢柱及钢铁结构然气平台等的钢柱及钢铁结构 船壳漆船壳漆是指涂刷在水线之上的船用防锈涂料,要求是指涂刷在水线之上的船用防锈涂料,要求附着力强、耐水性好、耐磨、耐候性好室温固化环氧附着力强、耐水性好、耐磨、耐候性好室温固化环氧- -聚聚酰胺涂料固化后能得到坚韧、附着力强、耐水、耐磨的涂层,酰胺涂料固化后能得到坚韧、附着力强、耐水、耐磨的涂层,所以能作为长效的船壳漆为提高漆的耐候性,配方中加入所以能作为长效的船壳漆为提高漆的耐候性,配方中加入耐候性好的颜料耐候性好的颜料 甲板漆甲板漆除要求有耐水、耐晒、耐磨、耐洗刷外,还除要求有耐水、耐晒、耐磨、耐洗刷外,还要求耐石油、机油及具有防滑作用。
要求耐石油、机油及具有防滑作用 环氧树脂类甲板漆由底漆、中间漆和面漆三组涂料环氧树脂类甲板漆由底漆、中间漆和面漆三组涂料组成,底漆为环氧树脂富锌底漆,中间漆为环氧树脂云母氧组成,底漆为环氧树脂富锌底漆,中间漆为环氧树脂云母氧化铁底漆,面漆为环氧树脂甲板漆化铁底漆,面漆为环氧树脂甲板漆 2021/3/11130食品容器是指贮存食品的罐、桶等容器,至今金属容器仍占食品容器是指贮存食品的罐、桶等容器,至今金属容器仍占首位,主要有白铁、马口铁、铝箔等金属品种为了防止食首位,主要有白铁、马口铁、铝箔等金属品种为了防止食品在长期的贮存期内金属容器在食品的条件下发生腐蚀,就品在长期的贮存期内金属容器在食品的条件下发生腐蚀,就必须在金属容器内壁涂上涂料由于食品是一种特殊商品,必须在金属容器内壁涂上涂料由于食品是一种特殊商品,必然要求涂料固化后对金属的附着力强,涂膜保色性好,耐必然要求涂料固化后对金属的附着力强,涂膜保色性好,耐焊药性强,耐腐蚀性好(尤其是针对罐装液体食品),且必焊药性强,耐腐蚀性好(尤其是针对罐装液体食品),且必须符合食品卫生标准。
环氧树脂通常是和其他树脂并用后才须符合食品卫生标准环氧树脂通常是和其他树脂并用后才用作食用作食品罐头内壁涂料的主要有环氧树脂品罐头内壁涂料的主要有环氧树脂/ /酚醛树脂涂料,酚醛树脂涂料,环氧树脂环氧树脂/ /甲酚甲醛树脂涂料、环氧树脂甲酚甲醛树脂涂料、环氧树脂/ /氨基树脂涂料、环氨基树脂涂料、环氧树脂氧树脂/ /聚酰胺树脂涂料等聚酰胺树脂涂料等返回返回4 4、食品容器用环氧树脂漆、食品容器用环氧树脂漆2021/3/11131简介简介l树脂与增强材料所构成的塑料通称为树脂与增强材料所构成的塑料通称为增强塑料增强塑料l由玻璃纤维与树脂组成的复合材料,称为由玻璃纤维与树脂组成的复合材料,称为玻璃纤维增强玻璃纤维增强塑料;塑料;l由于性能优异,我国习惯上称由于性能优异,我国习惯上称玻璃钢二、玻璃钢二、玻璃钢FRPFRP2021/3/11132玻璃钢玻璃钢热固性热固性热固性热固性((((FRPFRPFRPFRP))))热塑性热塑性热塑性热塑性 ( ( ( (FRTPFRTPFRTPFRTP) ) ) )UPUPUPUPEPEPEPEPPFPFPFPF树树树树脂脂脂脂不不不不同同同同树树树树脂脂脂脂品品品品种种种种分类分类目前目前FRPFRP仍为纤维增强的主要品种仍为纤维增强的主要品种2021/3/11133FRPFRPFRPFRP性能特点性能特点性能特点性能特点轻质高强工艺性好 耐腐蚀性能好电性能好性能的可设计性好弹性模量低弹性模量低耐温性差耐温性差层间剪切强度低层间剪切强度低耐老化差耐老化差 FRP性能性能2021/3/11134FRP生产原料生产原料生产原料生产原料增强纤维增强纤维UPEPPF树树树树脂脂脂脂固化剂固化剂填料填料偶联剂偶联剂助助助助剂剂剂剂邻苯型、邻苯型、间苯型、间苯型、双酚双酚A A、、乙烯基乙烯基系系2021/3/11135FRP生产工艺生产工艺● 手糊成型工艺手糊成型工艺 ● 喷射成型法喷射成型法● 缠绕成型法缠绕成型法 ● 注射成型法注射成型法● 模压法模压法 ● 连续挤拉成型法连续挤拉成型法● 层压法层压法2021/3/11136ØFRP手糊工艺离不开模具与脱模剂,产品质量在一定手糊工艺离不开模具与脱模剂,产品质量在一定程度上取决于程度上取决于模具;模具;Ø产品从模子上脱下来,其脱模的难易、制品的表面状产品从模子上脱下来,其脱模的难易、制品的表面状态与脱模操作与态与脱模操作与脱模剂脱模剂的应用有关。
的应用有关手糊工艺手糊工艺2021/3/11137手糊工艺手糊工艺◆ ◆ 模具的类型及材料模具的类型及材料 模具有阳模、阴模之分;模具有阳模、阴模之分; 从脱模方式不同,又可分为整体式、组合式;从脱模方式不同,又可分为整体式、组合式; 从模具的固定方式不同,分为固定式和转动式从模具的固定方式不同,分为固定式和转动式 FRP FRP的模具材料常用的有金属、木质、混凝土、石膏、的模具材料常用的有金属、木质、混凝土、石膏、石蜡、橡胶、红砂等,金属材料不能镀铜,木材、水石蜡、橡胶、红砂等,金属材料不能镀铜,木材、水泥、石膏模具表面进行封孔处理泥、石膏模具表面进行封孔处理uu 模具材料要干燥后使用模具材料要干燥后使用2021/3/11138手糊工艺手糊工艺◆ ◆ 脱模剂的品种脱模剂的品种 ● ● 薄膜型脱模剂薄膜型脱模剂 ● ● 聚硅氧烷型脱模剂聚硅氧烷型脱模剂 ● ● 树脂型脱模剂树脂型脱模剂u 树脂类脱模剂又包括树脂类脱模剂又包括聚乙烯醇脱模剂、过氯乙烯树脂、聚乙烯醇脱模剂、过氯乙烯树脂、聚苯乙烯溶液和石油产品类聚苯乙烯溶液和石油产品类脱模剂2021/3/11139FRP的糊制的糊制配料配料配小样、配小料、配小样、配小料、配大料、颜料糊配大料、颜料糊的配制的配制施胶衣、糊制、施胶衣、糊制、赶气泡、脱模赶气泡、脱模手糊工艺手糊工艺2021/3/11140缠绕成型法缠绕成型法u缠绕法缠绕法是指用无捻纱施以一定张力并浸渍树脂,按是指用无捻纱施以一定张力并浸渍树脂,按一定规律缠在芯轴上,达到一定厚度,经固化而制一定规律缠在芯轴上,达到一定厚度,经固化而制得得FRPFRP产品的成型方法。
产品的成型方法2021/3/11141缠绕成型法缠绕成型法Ø此法纤维含量可高达此法纤维含量可高达65%%~75%,%,具有较高的强度,具有较高的强度,机机械化程度和自动化程度较高,械化程度和自动化程度较高,产品质量稳定,耐腐蚀、产品质量稳定,耐腐蚀、寿命长;寿命长;Ø影响因素有影响因素有原料质量、产品设计和工艺过程原料质量、产品设计和工艺过程缠绕时缠绕时必须有与产品内腔尺寸一样的芯模必须有与产品内腔尺寸一样的芯模2021/3/11142模压法模压法n将阴阳模安装在压力机上,模腔中填入物料,加压加将阴阳模安装在压力机上,模腔中填入物料,加压加热或不加热使之固化成型制得热或不加热使之固化成型制得FRPFRP产品;产品;n模压法分模压法分热压法和冷压法;热压法和冷压法;热压法目前常用的有酚醛热压法目前常用的有酚醛坯料模压和坯料模压和SMCSMC、、DMCDMC模压2021/3/11143◆ ◆ ◆ ◆ 模压料的制备模压料的制备模压料的制备模压料的制备 ● ● 干法干法 ● ● 湿法湿法 ● ● 预混料法预混料法 此法常用于酚醛此法常用于酚醛FRP模压制品的生模压制品的生 产产模压法模压法2021/3/11144SMC的参考配方的参考配方组分组分作用作用用量用量季戊四醇季戊四醇粘结剂粘结剂50苯乙烯苯乙烯交联剂交联剂15丁基醋酸纤维素丁基醋酸纤维素低收缩添加剂低收缩添加剂5短切纤维毡短切纤维毡增强材料增强材料30硬脂酸锌硬脂酸锌脱模剂脱模剂1.0过氧化苯甲酰丁酯过氧化苯甲酰丁酯固化剂固化剂(1)0.22,5-二甲基二甲基-2,5-过氧化过氧化正辛酰乙烷正辛酰乙烷固化剂固化剂(2)0.1氧化镁氧化镁增稠剂增稠剂0.02模压法模压法2021/3/11145◆◆◆◆ 片状料(片状料(片状料(片状料(SMCSMC)的制备)的制备)的制备)的制备 制备工艺:制备工艺:按配方将各种材料在一定的温度(不高于按配方将各种材料在一定的温度(不高于40℃)下混均匀,使其流到下面衬有)下混均匀,使其流到下面衬有PE薄膜的玻璃纤维薄膜的玻璃纤维毡上,再盖上一层薄膜,用压辊压挤,使其充分浸入毡中,毡上,再盖上一层薄膜,用压辊压挤,使其充分浸入毡中,通过低温烘箱,控制一定粘度,卷成圆筒即为产品;通过低温烘箱,控制一定粘度,卷成圆筒即为产品;模压法模压法2021/3/11146DMC的参考配方的参考配方组分组分作用作用用量用量319319##聚酯聚酯粘结剂粘结剂32~2532~25DAPDAP交联剂交联剂3030短切纤维短切纤维增强材料增强材料35~3835~38硬脂酸锌硬脂酸锌脱模剂脱模剂2 2滑石粉滑石粉填料填料22~2522~25氧化锌氧化锌增稠剂增稠剂2 2BPOBPO固化剂固化剂适量适量模压法模压法2021/3/11147◆◆◆◆ 团状料(团状料(团状料(团状料(DMCDMC)的制备)的制备)的制备)的制备 制备工艺:制备工艺:按配方将其混合好,将糊状物倒入捏合机中捏按配方将其混合好,将糊状物倒入捏合机中捏合合30分钟,将玻璃纤维逐步加入后再捏合分钟,将玻璃纤维逐步加入后再捏合30分钟,取料摊分钟,取料摊于盘中,常温过夜,再在于盘中,常温过夜,再在40~50℃烘箱中烘烘箱中烘1~2h,取出冷,取出冷却、包装却、包装模压法模压法2021/3/11148模压法模压法◆ ◆ 低温模压法低温模压法 成型压力较低,一般为成型压力较低,一般为2~5kg/cm2;;使用片状坯料入模,使用片状坯料入模,可用可用FRP做模,做模,不必用金属模;成型温度在不必用金属模;成型温度在20~60℃之之间,一般不需加热。
间,一般不需加热2021/3/11149Ø层压法与模压法都是通过控制压力和温度进行成型层压法与模压法都是通过控制压力和温度进行成型的,层压的压机的,层压的压机吨位较大吨位较大,模具用,模具用不锈钢平板不锈钢平板,产,产量较大,质量稳定量较大,质量稳定基本工艺:基本工艺:树脂玻璃布配胶胶布烘干布带缠绕包扎浸胶剪裁叠合层压或卷管卷盘层压法层压法2021/3/11150◆ ◆ 胶液配制(以绝缘板材生产胶为例)胶液配制(以绝缘板材生产胶为例) 酚醛酚醛FRP绝缘板是用含胶(绝缘板是用含胶(616##酚醛树脂)量酚醛树脂)量 为为59%%~61%的酒精溶液;环氧%的酒精溶液;环氧FRP绝缘板是用绝缘板是用616#PF:6101EP==4:6,加适量酒精配制而成;,加适量酒精配制而成; 胶布烘干主要使大量溶剂挥发,部分树脂由胶布烘干主要使大量溶剂挥发,部分树脂由甲阶转变为乙甲阶转变为乙阶生产中应通过实验确定其控制温度和加温时间生产中应通过实验确定其控制温度和加温时间层压法层压法2021/3/11151喷射成型法喷射成型法u用机械化设备来代替手糊法的原料供应系统,将固化用机械化设备来代替手糊法的原料供应系统,将固化剂、促进剂、树脂等通过不同的管道在喷枪内混合,剂、促进剂、树脂等通过不同的管道在喷枪内混合,直接喷到模具上而成型;直接喷到模具上而成型;u喷射成型要求喷射成型要求无捻粗纱切割性、浸透性、分散性、脱无捻粗纱切割性、浸透性、分散性、脱模性良好模性良好;树脂的;树脂的温度、固化时间温度、固化时间要适当;喷射机的要适当;喷射机的类型类型要选择好;喷涂胶衣时要要选择好;喷涂胶衣时要连续进行。
连续进行2021/3/11152Ø用具有保温功能的阴阳模具,借助模具下部的注入孔注入用具有保温功能的阴阳模具,借助模具下部的注入孔注入树脂,使其充至上部溢出孔,固化制得产品树脂,使其充至上部溢出孔,固化制得产品Ø基本工艺:基本工艺:清理模具固化涂胶衣加工涂脱模剂铺玻璃纤维及装嵌物闭模注射树脂脱模注射成型法注射成型法2021/3/11153连续挤拉成型法连续挤拉成型法Ø将无捻粗纱平行拉移,同时浸上树脂,通过一个与制将无捻粗纱平行拉移,同时浸上树脂,通过一个与制品截面形状相同的模腔,经固化得到连续状的制品;品截面形状相同的模腔,经固化得到连续状的制品;ØFRP的生产还有袋压法、离心成型法、连续板材成型的生产还有袋压法、离心成型法、连续板材成型法等2021/3/11154。












