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環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

性能和特性

1、形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應各種應用對形式提出的要求，其范圍可以從極低的粘度到高熔點固體。

2、固化方便。選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0～180℃溫度范圍內(nèi)固化。

 

3、粘附力強。環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對各種物質(zhì)具有很高的粘附力。環(huán)氧樹脂固化時的收縮性低，產(chǎn)生的內(nèi)應力小，這也有助于提高粘附強度。

4、收縮性低。環(huán)氧樹脂和所用的固化劑的反應是通過直接加成反應或樹脂分子中環(huán)氧基的開環(huán)聚合反應來進行的，沒有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性（小于2%）。

5、力學性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學性能。

6、電性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)

良絕緣材料。

7、化學穩(wěn)定性。通常，固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學穩(wěn)定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學穩(wěn)定性能。

8、尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。

9、耐霉菌。固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。

環(huán)氧樹脂及環(huán)氧樹脂膠粘劑本身無毒，但由于在制備過程中添加了溶劑及其它有毒物，因此不少環(huán)氧樹脂因此“有毒”，近年國內(nèi)環(huán)氧樹脂業(yè)正通過水性改性、避免添加等途徑，保持環(huán)氧樹脂“無毒”本色。目前絕大多數(shù)環(huán)氧樹脂涂料為溶劑型涂料,含有大量的可揮發(fā)有機化合物(VOC),有毒、易燃,因而對環(huán)境和人體造成危害。

環(huán)氧樹脂一般和添加物同時使用，以獲得應用價值。添加物可按不同用途加以選擇，常用添加物有以下幾類：（1）固化劑；（2）改性劑；（3）填料；（4）稀釋劑；（5）其它。

其中固化劑是必不可少的添加物，無論是作粘接劑、涂料、澆注料都需添加固化劑，否則環(huán)氧樹脂不能固化。

由于用途性能要求各不相同，對環(huán)氧樹脂及固化劑、改性劑、填料、稀釋劑等添加物也有不同的要求。

選擇方法

1、從用途上選擇

作粘接劑時最好選用中等環(huán)氧值（0.25-0.45）的樹脂，如6101、634；作澆注料時最好選用高環(huán)氧值（>0.40）的樹脂，如618、6101；作涂料用的一般選用低環(huán)氧值（<0.25）的樹脂，如601、604、607、609等。

2、從機械強度上選擇

環(huán)氧值過高的樹脂強度較大，但較脆；環(huán)氧值中等的高低溫度時強度均好；環(huán)氧值低的則高溫時強度差些。因為強度和交聯(lián)度的大小有關，環(huán)氧值高固化后交聯(lián)度也高，環(huán)氧值低固化后交聯(lián)度也低，故引起強度上的差異。

3、從操作要求上選擇

不需耐高溫，對強度要求不大，希望環(huán)氧樹脂能快干，不易流失，可選擇環(huán)氧值較低的樹脂；如希望滲透性也，強度較好的，可選用環(huán)氧值較高的樹脂。

固化劑的選擇

固化劑種類

常用環(huán)氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺，另外在光引發(fā)劑的作用下紫外線或光也能使環(huán)氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑，加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。

固化劑的用量

（1）胺類作交聯(lián)劑時按下式計算：

胺類用量=MG/Hn

式中：

M=胺分子量

Hn=含活潑氫數(shù)目

G=環(huán)氧值（每100克環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧當量數(shù)）

改變的范圍不多于10-20%，若用過量的胺固化時，會使樹脂變脆。若用

量過少則固化不完善。

（2）用酸酐類時按下式計算：

酸酐用量=MG（0.6~1）/100式中：

M=酸酐分子量

G=環(huán)氧值（0.6~1）為實驗系數(shù)

選擇固化劑的原則

固化劑對環(huán)氧樹脂的性能影響較大，一般按下列幾點選擇。

（1）、從性能要求上選擇：有的要求耐高溫，有的要求柔性好，有的要求耐腐蝕性好，則根據(jù)不同要求選用適當?shù)墓袒瘎?

（2）、從固化方法上選擇：有的制品不能加熱，則不能選用熱固化的固化劑。

（3）、從適用期上選擇：所謂適用期，就是指環(huán)氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的，一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。

（4）、從安全上選擇：一般要求毒性小的為好，便于安全生產(chǎn)。

（5）、從成本上選擇。

改性劑的選擇

改性劑的作用是為了改善環(huán)氧樹脂的鞣性、抗剪、抗彎、抗沖、提高絕緣性能等。常用改性劑有：

（1）、聚硫橡膠：可提高沖擊強度和抗剝性能。

（2）、聚酰胺樹脂：可改善脆性，提高粘接能力。

（3）、聚乙烯醇叔丁醛：提高抗沖擊鞣性。

（4）、丁腈橡膠類：提高抗沖擊鞣性。

（5）、酚醛樹脂類：可改善耐溫及耐腐蝕性能。

（6）、聚酯樹脂：提高抗沖擊鞣性。

（7）、尿醛三聚氰胺樹脂：增加抗化學性能和強度。

（8）、糠醛樹脂：改進靜彎曲性能，提高耐酸性能。

（9）、乙烯樹脂：提高抗剝性和抗沖強度。

（10）、異氰酸酯：降低潮氣滲透性和增加抗水性。

（11）、硅樹脂：提高耐熱性。

聚硫橡膠等的用量可以在50-300%之間，需加固化劑；聚酰胺樹脂、酚醛樹脂用量一般為50-100%，聚酯樹脂用量一般在20-30%，可以不再另外加固化劑，也可以少量加些固化劑促使反應快些。

一般說來改性劑用量越多，柔性就愈大，但樹脂制品的熱變形溫度就相應下降。為改善樹脂的柔性，也常用增韌劑如：鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。

分類

根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂大體上可分為五大類：

1、縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂

2、縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂

3、縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂

4、線型脂肪族類環(huán)氧樹脂

5、脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂

復合材料工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種是上述第一類縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂，而其中又以二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂（簡稱雙酚A型環(huán)氧樹脂）為主。其次是縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂。

1、縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂

縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂是由含活潑氫的酚類或醇類與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。

（1）二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂是由二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成。

工業(yè)二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂實際上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多數(shù)的分子是含有兩個環(huán)氧基端的線型結(jié)構(gòu)。少數(shù)分子可能支化，極少數(shù)分子終止的基團是氯醇基團而不是環(huán)氧基。因此環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基含量、氯含量等對樹脂的固化及固化物的性能有很大的影響。工業(yè)上作為樹脂的控制指標如下：

①環(huán)氧值。環(huán)氧值是鑒別環(huán)氧樹脂性質(zhì)的最主要的指標，工業(yè)環(huán)氧樹脂型號就是按環(huán)氧值不同來區(qū)分的。環(huán)氧值是指每100g樹脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量數(shù)。環(huán)氧值的倒數(shù)乘以100就稱之為環(huán)氧當量。環(huán)氧當量的含義是：含有1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)。

②無機氯含量。樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡合作用而影響樹脂的固化，同時也影響固化樹脂的電性能，因此氯含量也環(huán)氧樹脂的一項重要指標。

③有機氯含量。樹脂中的有機氯含量標志著分子中未起閉環(huán)反應的那部分氯醇基團的含量，它含量應盡可能地降低，否則也要影響樹脂的固化及固化物的性能。

④揮發(fā)分。

⑤粘度或軟化點。

（2）酚醛多環(huán)氧樹脂酚醛多環(huán)氧樹脂包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環(huán)氧樹脂，它與二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂相比，在線型分子中含有兩個以上的環(huán)氧基，因此固化后產(chǎn)物的交聯(lián)密度大，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、力學性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。它們是由線型酚醛樹脂與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。

（3）其它多羥基酚類縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂這類樹脂中具有實用性的代表有：間苯二酚型環(huán)氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂、四酚基乙烷型環(huán)氧樹脂和三羥苯基甲烷型環(huán)氧樹脂，這些多官能縮水甘油醚樹脂固化后具有高的熱變形溫度和剛性，可單獨

或者與通用E型樹脂共混，供作高性能復合材料（ACM）、印刷線路板等基體材料。

（4）脂族多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂脂族多元醇縮水甘油醚分子中含有兩個或兩個以上的環(huán)氧基，這類樹脂絕大多數(shù)粘度很低；大多數(shù)是長鏈線型分子，因此富有柔韌性。

2、其它類型環(huán)氧樹脂

（1）縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂和二酚基丙烷環(huán)氧化樹脂比較，它具有粘度低，使用工藝性好；反應活性高；粘合力比通用環(huán)氧樹脂高，固化物力學性能好；電絕緣性好；耐氣候性好，并且具有良好的耐超低溫性，在超低溫條件下，仍具有比其它類型環(huán)氧樹脂高的粘結(jié)強度。有較好的表面光澤度，透光性、耐氣候性好。

（2）縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂這類樹脂的優(yōu)點是多官能度、環(huán)氧當量高，交聯(lián)密度大，耐熱性顯著提高。上前國內(nèi)外已利用縮水甘油胺環(huán)氧樹脂優(yōu)越的粘接性和耐熱性，來制造碳纖維增強的復合材料（CFRP）用于飛機二次結(jié)構(gòu)材料。

（3）脂環(huán)族環(huán)氧樹脂這類環(huán)氧樹脂是由脂環(huán)族烯烴的雙鍵經(jīng)環(huán)氧化而制得的，它們的分子結(jié)構(gòu)和二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂及其它環(huán)氧樹脂有很大差異，前者環(huán)氧基都直接連接在脂環(huán)上，而后者的環(huán)氧基都是以環(huán)氧丙基醚連接在苯核或脂肪烴上。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的固化物具有以下特點：①較高的壓縮與拉伸強度；②長期暴置在高溫條件下仍能保持良好的力學性能；③耐電弧性、耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。

（4）脂肪族環(huán)氧樹脂這類環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)里不僅無苯核，也無脂環(huán)結(jié)構(gòu)。僅有脂肪鏈，環(huán)氧基與脂肪鏈相連。環(huán)氧化聚丁二烯樹脂固化后的強度、韌性、粘接性、耐正負溫度性能都良好。