环氧树脂应用课件

环氧树脂及应用技术研究部2009-03凡是含有二个以上环氧基的高聚物统称为环氧树脂。按原料组分而言有双酚型环氧树脂，非双酚型环氧树脂以及脂环族环氧化合物和脂肪族环氧化合物等新型环氧树脂。

环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基，以及轻基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。

环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。①涂料

环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性：

(1)耐化学品性优良，尤其是耐碱性。

(2)漆膜附着力强，特别是对金属。

(3)具有较好的耐热性和电绝缘性。

(4)漆膜保色性较好。

但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆，但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。壳牌公司的环氧树脂产品在F1赛车中有广泛的应用③电子电器材料

由于环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，发展很快。主要用于：

(1)电器、电机绝缘封装件的浇注。如电磁铁、接触器线圈、互感器、干式变压器等高低压电器的整体全密封绝缘封装件的制造。在电器工业中得到了快速发展。从常压浇注、真空浇注已发展到自动压力凝胶成型。

(2)广泛用于装有电子元件和线路的器件的灌封绝缘。已成为电子工业不可缺少的重要绝缘材料。

(3)电子级环氧模塑料用于半导体元器件的塑封。近年来发展极快。由于它的性能优越，大有取代传统的金属、陶瓷和玻璃封装的趋势

(4)环氧层压塑料在电子、电器领域应用甚广。其中环氧覆铜板的发展尤其迅速，已成为电子工业的基础材料之一。

此外，环氧绝缘涂料、绝缘胶粘剂和电胶粘剂也有大量应用。④工程塑料和复合材料

环氧工程塑料主要包括用于高压成型的环氧模塑料和环氧层压塑料，以及环氧泡沫塑料。环氧工程塑料也可以看作是一种广义的环氧复合材料。环氧复合材料主要有环氧玻璃钢(通用型复合材料)和环氧结构复合材料，如拉挤成型的环氧型材、缠绕成型的中空回转体制品和高性能复合材料。环氧复合材料是化工及航空、航天、军工等高技术领域的一种重要的结构材料和功能材料

环氧树脂及其固化物的性能特点

(1)力学性能高。

(2)粘接性能优异。

(3)固化收缩率小。一般为1％～2％。

(4)工艺性好。(5)电性能好。(6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。

(7)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。(8)在热卧性树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。

环氧树脂的应用特点环氧树脂的改性举例一,PI/EP共聚(混)可有效改善环氧树脂韧性二,环氧树脂改性与其在防腐涂料中的应用一,PI/EP共聚(混)可有效改善环氧树脂韧性改性是使环氧树脂(EP)成为合成树脂中性能最优的重要渠道，因为环氧树脂虽然拥有优异的粘绔性能和良好的机械性能等而被广泛应用，但耐热性较差、脆性大等限制了其在高性能领域的应用，这就需要对其进行改性。最近研究人员在PI/EP共聚(混)方面，进一步取得了有效改善环氧树脂韧性的新效果。

聚酰亚胺(PI，包括交联型和缩聚型)是一类耐热性好、机械性能等优异的工程塑料。用聚酰亚胺改性环氧树脂，将两者的优势结合起来，从而成为改善环氧树脂性能的一个有潜力的途径。聚酰亚胺(PI，包括交联型和缩聚型)作为一类性能优异的工程塑料，在许多研究中被引入EP以提高EP的热稳定性和韧性等，取得了较为满意的结果。其中最重要的做法是PI/EP共聚或共混，它又包括热塑性PI/EP共聚或共混、交联型PI/EP共聚或共混2种方法一,PI/EP共聚(混)可有效改善环氧树脂韧性交联型PI/EP共聚或共混研究表明，双马来酰亚胺(BMI)树脂是一类性能优异的交联型PI，兼有PI优良的耐高温，耐湿和可采用与EP类似的成型工艺的特点，且与其它缩聚型PI相比，它在形成过程中没有小分子物质放出。中国环氧树脂行业协会专家介绍说，向EP中引入BMI后，由于两者聚合机理不同和相容性等方面的原因，在聚合过程中可能形成互穿网络或两相体系，从而有可能达到增韧和提高耐热性的目的。国内专家对BMI的引入对Tg造成影响的原因进行了讨论，认为BMI改性EP和BMI改性的硅氧烷化EP的Tg升高是由于BMI的自加成而不是由于发生了迈克尔加成反应，因为迈克尔加成反应导致形成热不稳定键连结构，且由于链延长最终会降低交联密度。四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯甲烷(TGD-DM)用芳香胺如二氨基二苯砜(DDS)固化后，作为碳纤维增强复合材料的基体材料广泛用于航空航天领域，然而TGDDM/DDS系统的应用受到以下两个方面的限制：脆性和高吸水性(从多方面影响它的机械性能)。第一个问题可用热塑性塑料或传统的液体橡胶改性基体树脂解决；为了克服第二个缺点，形成热固性树脂/热固性树脂共混物可能是有潜力的途径]。这一系统通常归属于相互交联或IPN。因为它们的分子结构很特别，这些复杂的网络常常表现出协同效应，这样就能使树脂(与纯树脂相比)在一些性能上有很大的提高。结构改性环氧及其涂料

环氧树脂化学结构的特点是大分子链上含有环氧基，由于生成环氧基的方法不同，所用原料不同，生成的环氧树脂种类也不同，其中耐蚀用的环氧树脂主要是双酚A型环氧树脂.用酚醛树脂对其进行改性后生成的酚醛环氧树脂是开发较早，较为成熟的多官能度环氧树脂的重要品种，它固化后具有较高的交联度，同时由于骨架中大量苯环的存在，使其具有较高的热变形温度和优良的热稳定性，兼有双酚A型环氧树脂和酚醛树脂的优点..

橡胶改性环氧及其涂料

环氧树脂固化物的内应力较大，发脆，高温下易降解，易受水影响.用橡胶进行改性，可以降低其内应力，增加韧性，提高耐热，耐油，耐水，耐候性等性能.为提高无溶剂环氧树脂的韧性，国内外普遍采用各种弹性体的低聚物作增韧剂，橡胶相的主要作用在于诱发基体的耗能过程.

由于-Si-O-键具有很高的键能(445kJ/mol)，其聚合物分子链具有高度卷曲性，因此利用有机硅对环氧树脂进行改性，可使热稳定性、耐候性，脆性等得到明显改善，同时因低表面自由能的聚有机硅敷于树脂表面，使环氧树脂防水，防油性能得以改善.有机硅与环氧树脂不相容，故一般用有机硅的-NH2,-OH，-OR与环氧树脂的环氧基进行接枝或共聚反应，以降低两者界面能，改善两者相容性.

例如，为了提高环氧树脂涂料的耐热性，人们利用硅酮的耐热性将少量硅酮树脂与环氧树脂混合制成新的耐热防腐涂料.其中，硅酮中-Si-O-Si-的存在使涂料具有良好的热稳定性，而-Si-C-则保证了涂料的固体成分.先将环氧树脂与甲基异丁酮等混合组成溶剂，然后将硅酮树脂加入上述溶剂，再用二甲苯进行稀释，并加入低分子聚酰胺作为固化剂.通过分光镜和电化学显微镜观察，可发现涂料的热稳定性有了显著提高，对甲苯，三氯基甲苯等溶剂也有良好的抵抗力无机填料改性环氧及其涂料

采用刚性无机填料改性环氧，可以降低涂料的成本和改善涂料性能.例如：可降低树脂的流动性，收缩性和固化时因放热引起的温升，并可不同程度地提高涂料的耐酸性，耐磨性，耐热性和导热性等.目前已有象玻璃片，云母，耐蚀金属片，有机材料等鳞片树脂涂料.实验证明：对涂料影响最大的是鳞片添加量及表面处理剂量；对施工性能影响较大的是悬浮触变剂，活性稀释剂及颜料.另外，还有金属盐类对环氧进行改性的技术.日本工业技术院开发了一