环氧树脂3.ppt

1、环氧树脂系列,第四组 小组成员：韩玫 洪飞 沈赟 郑云燕,目录,1.产品的概述、分类、应用 2.产品生产方法的选择 3.产品生产原料、助剂的种类和用量的选择 4.产品生产工艺参数的确定 5.产品生产过程的设计 6.产品改性,环氧树脂胶黏剂的生产原料,环氧树脂胶黏剂除环氧树脂基体外，还含有固化剂、固化促进剂、稀释剂、增韧剂和其他填充剂等其他组分。 环氧树脂种类很多，用作胶粘剂的品种主要是双酚A缩水甘油醚。它由双酚A和环氧氯丙烷在碱作用下生成， 其反应如下 ： （其中n=019,平均分子量为3007000）,1、 把双酚A投入溶解锅1中，然后通入环氧氯丙烷，开动搅拌器，佳套通入蒸汽加热使其升温溶解

2、。 2、 用齿轮泵2将溶解液打入带有锚式搅拌器的反应锅5中, 开动搅拌器，搅拌器的转速为70r/min。 3、从氢氧化钠溶液高位计量槽3滴加氢氧化钠溶液1,加氢氧化钠至一定量时温度升高很快，这时将夹套通入冷却水，以控制反应系统温度 。 4、 反应初阶段结束后，减压回收过量的环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的蒸汽经冷凝器6冷凝进入接收器，放出后循环使用。 5、回收结束后 ，从苯高位槽加入苯溶解，再加入氢氧化钠溶液2。 6、后阶段反应结束后，夹套通冷水冷却，静置；把上层苯树脂溶液抽吸到回流脱水釜9,下层的盐脚加苯再萃取一次，抽吸后放掉。 7、回流脱水釜中回流至蒸出的苯清日析无水珠为止。冷却静置，经过滤器11

3、至贮槽15中，沉降后抽入脱苯釜16脱苯（先常压后减压）。 8、脱苯后，直接从釜中放出产品环氧树脂。 说明：回流脱水的目的是脱去苯树脂溶液中的微量水分，以析 溶于这些水中的碱和盐、水、碱、盐的存在都影响树脂的质量，故采用溶剂苯取法时必须回流脱水。,工艺流程说明：,固化剂,加成型,催化型,咪唑类，如：2-乙基-4-甲基咪唑,叔胺类,脂肪族叔胺，如三乙醇胺,芳香族叔胺，如苄基二甲胺,Lewis酸类,无机盐，如氯化亚锡,络合物，如三氯化硼甘油,胺类,酸酐类,聚合物，如低分子聚合胺,潜伏型，如双氰胺酮亚胺,酸酐，如顺丁烯二酸酐,改性酸酐，如顺酐与环戊二烯加成物,脂肪族伯、仲胺，如二乙烯三胺 芳香族伯胺，

4、如间苯二胺 脂环族胺，如六氢吡啶 改性胺，如593固化剂 混合按，如间苯二胺与DMP-30混合物,按固化温度可分类为常温、中温和高温固化剂。在讨论固化剂时常按化合物类型分类。 （1）胺类固化剂 是环氧树脂胶黏剂中式最长使用的。由于氨基具有很强的亲核性能，因此大多数胺类都能室温固化环氧树脂，例如，脂肪族伯胺与仲胺等均常用于室温固化的环氧胶黏剂中。在脂肪胺中，随分子量增加，活性减小。方胺由于p-共轭使氨基亲核性降低，活性比脂肪胺低得多，需加热固化，但固化树脂的耐热性却好些。由于空间因素，仲胺比伯胺活性低些。 （2）低分子量聚酰胺 是由二聚（或三聚）不饱和脂肪酸与多元胺缩聚而成的一种分子量较高（50

5、0900）的固化剂，它实际上是一种改性脂肪胺。它的特点是完全具备普通脂肪胺的固化性能。低挥发性，低毒性;固化树脂的韧性很好；用量范围很广，与环氧树脂的用量比可以为40/60到60/40。不足之处是室温难以固化安全，因此用其固化环氧树脂时，适当加热活在室温基本固化后，加热一段时间，可以获得更好的粘结性能。,（3）酸酐 是环氧树脂的另一类重要固化剂。 用酸酐固化的环氧树脂具有优异的电绝缘性、耐热性和耐老化性能；配合物适用期长，固化反应温和，在电气元器的粘合、封装与制用石粉灰与铁粉；氧化铝粉、钛白粉等能提高粘结力等，用量根据填充剂的性质和使用要求而定，其范围在5%300%。加入填料的同时一般需加入2

6、%左右的偶联剂一增大填料与环氧树脂的亲和力，确保胶层的综合性能。,固化剂的种类很多，常见的有脂肪胺、芳香胺、羧酸、酸酐、酚和硫酸等。,（2）固化促进剂 在环氧树脂胶粘剂中，为了加速固化反应，降低固化温度，缩短固化时间所加入的一些物质为固化促进剂。常用的固化促进剂主要有取代酚类与一些催化型固化剂。促进剂的用量一般不高于5%，否则会降低固化物的耐热性等性质。常用固化剂如下：,（3） 稀释剂 稀释剂可降低胶粘剂的粘度，改善工艺性能，增加对被粘物的浸润性，从而提高粘接强度。稀释剂有非活性稀释剂（丙酮、甲苯、乙酸乙酯等）和活性稀释剂（501环氧丙烷丁基醚、662甘油环氧树脂、600二缩水甘油醚等）两大类

7、。 （4）填料 填料不仅可以降低成本，还可以改善胶黏剂的许多性能。例如降低收缩性、降低热膨胀系数，提高耐热性、导电性，改善流变特性。常见的填料有石棉粉、水泥粉、滑石粉、刚玉粉等。,应用实例有： 配方1：（质量份） E-51环氧树脂 100 650聚酰胺 100 填料 适量 室温24小时固化；如果加热，固化时间可缩短，100摄氏度仅2小时。 配方2：（质量份） E-51环氧树脂 100 邻苯二甲酸二丁酯 15 1，2-二亚乙基三胺 11 填料 适量 室温固化3d后可达高粘接强度。,环氧树脂胶粘剂的应用领域,环氧树脂胶粘剂(简称环氧胶粘剂或环氧胶)从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。但是随

8、着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘界面化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂阶性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，而成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称。已在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。,环氧树脂胶粘剂的组成,环氧胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的

9、物理和化学过程，包括浸润、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性，而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。环氧胶粘剂的性能必须与上述影响胶接性能的诸因素相适应，才能获得最佳结果。用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体，或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中，其性能会有极大的差别。应用时应充分给予重视。由于篇幅的限制，本章主要介绍环氧胶粘剂主要品种

10、的配方设计、胶接工艺条件、性能及应用举例。,环氧树脂胶粘剂的类型、特点、机理 环氧树脂胶粘剂的品种很多，其分类的方法和分类的指标尚未统一。通常按下列方法分类。 按胶粘剂的形态分类如无溶剂型胶粘剂、(有机)溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种)、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂(环氧胶膜)等。,(1)按固化条件分类 1)冷固化胶(不加热固化胶)。又分为： 低温固化胶，固化温度15； 室温固化胶，固化温度1540。 2)热固化胶。又可分为： 中温固化胶，固化温度约80120； 高温固化胶，固化温度150。 3)其他方式固化胶，如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化胶等。,(2)按胶接强

11、度分类 1)结构胶，抗剪及抗拉强度大，而且还应有较高的不均匀扯离强度，使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等栽荷。同时还应具有较高的耐热性和耐候性。通常钢-钢室温抗剪强度25MPa，抗拉强度33MPa。不均匀扯离强度40kNm。 2)次受力结构胶，能承受中等载荷。通常抗剪强度1725MPa，不均匀扯离强度2050kNm。 3)非结构胶，即通用型胶粘剂。其室温强度还比较高，但随温度的升高，胶接强度下降较快。只能用于受力不大的部位。,(3)按用途分类 1)通用型胶粘剂。 2)特种胶粘剂。如耐高温胶(使用温度150)、耐低温胶(可耐50或更低的温度)、应变胶(粘贴应变片用)、导电胶(体积电阻率

12、10-310-4cm)、密封胶(真空密封、机械密封用)、光学胶(无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配)、耐腐蚀胶、结构胶等。 此外也可按固化剂的类型来分类，如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶，纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。,环氧树脂胶粘剂的特点 环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂比较，具有以下优点： (1)环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以

13、其胶接强度很高。 (2)环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生。胶层的体积收缩率小，约1一2，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。加入填料后可降到02以下。环氧固化物的线胀系数也很小。因此内应力小，对胶接强度影响小。加之环氧固化物的蠕变小，所以胶层的尺寸稳定性好。,环氧胶粘剂的主要缺点 (1)不增韧时，固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。 (2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。 (3)有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用，施工操作时应加强通风和防护。,环氧树脂胶粘剂技术,1、耐航空燃料的不

14、含铬酸盐的、单组分型的、非固化性的防腐蚀密封剂 2、一种半导体封装用的液体环氧组合物及其用途 3、耐热性、耐寒性优越的热熔粘合剂组合物 4、建筑结构用粘合剂 5、粉状可交联织物粘合剂组合物 6、聚合物分散体作为密封或涂料组合物的粘合剂的用途 7、复合环氧树脂 8、厚膜阴极电泳涂料用树脂乳液的制备 9、彩釉玻璃胶粘剂 10、一种芳香胺环氧固化剂及其制备方法,11、一种液体芳香胺固化的环氧灌封材料及其制备方法 12、瞬间堵漏胶及施用方法 13、冷固化的环氧树脂配方 14、用于制备改进树脂的改进方法 15、光固化胶粘剂 16、紫外线固化性粘合剂组合物及其物品 17、含有二硫代酰胺粘合促进剂的环氧粘合

15、剂 18、高取代度羟丙基淀粉的制备工艺方法 19、用于粘结半导体晶片的无溶剂环氧基粘合剂和其制备方法 20、一种高级耐热阻燃灌封浸渍树脂胶,21、阻燃热塑性树脂组合物 22、粘锚式包钢加固粘结材料及加固工法 23、含单烃基化二烯聚合物及其环氧化衍生物的聚氨酯涂料和粘合剂 24、一种抗流淌糊状环氧胶粘剂 25、粘合剂组合物和粘合片 26、改进粘合性的可固化有机聚硅氧烷组合物 27、环氧树脂固化剂及其制备方法 28、湿气活化的粘合剂组合物 29、以脂化学反应产物为基的粘合剂 30、用于柔性印刷电路的耐高温胶粘剂及制备,31、环氧粘合剂及使用它们的铜箔和层板 32、辐射交联及随后热硬化的粘合剂 33

16、、高强石膏粘结粉 34高强度、高韧性和高耐磨性的聚氨酯环氧树脂复合材料 的制备方法 35、具有耐高温性的结构粘合剂组合物 36、氨基多官能环氧树脂类耐热建筑结构胶粘剂 37、改善压敏粘合剂在低于0F温度下的性能的方法 38、工艺纸草上光保护剂 39、双酚环氧丙烯酸双酯的制备方法 40、一种新型双组分绝缘粘胶剂,41、缩醛法制备酚醛型环氧树脂的方法 42、增强聚酰亚胺对活性金属的粘合力的方法 43、环氧双组分透明软性封装胶的制备 44、绒屑粘合剂组合物 45、单组分、不流淌的韧性环氧胶粘剂 46、一种无苯低毒环氧漆稀释剂 47、耐高温瞬间堵漏胶及其配制方法 48、低粘度环氧树脂组合物 49、一种

17、田菁胶的化学改性工艺及其制品 50、具有优良粘合性能的光聚合组合物及其制品和制备方法,51、室温固化耐高温高强韧性环氧结构胶粘剂及制备方法 52、室温下可固化的结构型环氧糊状粘合剂及其制造方法 53、环氧树酯混合料 54、用作阴极电解涂层用的粘合剂 55、具有高附着强度的可焊接传导合成物 56、树脂组合物以及用其制造层压板的方法 57、环氧树脂组成物 58、环氧树脂配方 59、环氧树脂组合物 60、中温固化高强度环氧胶粘剂,表1-1 环氧树脂胶粘剂的主要用途,表1-2 环氧胶粘剂在土木建筑上的主要用途,表1-3 环氧胶粘剂在汽车上的主要用途,概述,1.环氧树脂 凡分子结构中含有环氧基团的高分子

18、化合物统称为环氧树脂 2.特性 固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。,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，如下：,(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,环氧树脂的配置和使用,环氧树脂本身硬度高、刚性强，但韧性较差，

19、延伸率低，所以单独由环氧树脂配制的胶黏剂虽有很高的抗剪切强度，但抗不均匀扯离强度和抗冲击强度很低，必须加入大量橡胶或线性树脂进行改性才能提高其韧性。此外，可以适当改性或选用抗水性较好的固化剂提高耐水性。,(1)配胶 环氧树脂胶黏剂中组分较多，大多数又是粘稠液体或固体，不易搅拌均匀，稍不注意就会造成胶液中局部树脂过量，另一局部固化剂过量，这样固化后的胶层各种性能都将很差，所以配胶时首先要准确计量，然后在容器中充分搅拌均匀。 对于室温固化的胶，配好后会发生放热现象，如不及时使用则造成凝胶。因此，室温固化环氧胶都有使用期问题，尤其是夏季配置的胺固化环氧胶，一般使用期只有几分钟至十几分钟。环氧胶的使用

20、期与三个因素有关，一是反应放热量；二是配胶量；三是环境温度。为了保证粘结质量和避免浪费，对室温固化环氧胶应随用随配。,（2）涂胶和晾置 环氧树脂大多数粘度大，流动性差，涂胶时不能过快，以防止漏胶和产生气泡。对于无惰性溶剂的环氧胶，涂后晾置35min即可搭接固化，不宜晾置时间过长；含丙酮、乙醇、乙酸乙酯和三氯甲烷等挥发性溶剂的环氧胶，涂胶后应晾置2030min；对于高温固化环氧胶，如以双氰胺为固化剂的环氧胶，要在50100下晾置2030min，以保证溶剂完全挥发。 （3）固化 环氧树脂的固化，除需按要求加压外，某些室温固化环氧胶，如为了提供粘结强度可采用加温固化，但在加温之前要在室温下固化一定时

21、间。,环氧树脂的制备方法大致有下列几种类型： 1、 活性氢化物与环氧氯丙烷反应； 2、 以过氧化氢或过酸（例过醋酸）将双键进行液相氧化； 3、 双键化合物的空气氧化；,合成方法与制备,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、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。与其他热固性树脂相比较，环氧

22、树脂的种类和牌号最多，性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。,环氧树脂的性能及应用特点,环氧树脂及其固化物的性能特点 (1)力学性能高。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通用型热固性树脂。 (2)粘接性能优异。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学

23、性能，因此它的粘接性能特别强，可用作结构胶。 (3)固化收缩率小。一般为12。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂为46；有机硅树脂为48)。线胀系数也很小，一般为610-5/。所以其产品尺寸稳定，内应力小，不易开裂。 (4)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。配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。 (5)电性能好。是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。 (6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具

24、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。 (7)环氧固化物的耐热性一般为80100。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,(1)具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个最佳配方都有一定的适用范围条件，不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“万能”的最佳配方。必须根据不同的条件，设计出不同的最佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相

25、同，所以环氧树脂的固化历程，即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出最佳材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的关键，也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料，就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。因此，就必须深入了解和掌握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手，运用自如，取得最佳方案，生产和开发出性能最佳、成本最低的环氧材料和制品。,(2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温

26、或高温固化，能在潮湿表面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低成本。 (3)在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。,(4)环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性(如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导

27、磁、导热等)。 (5)与多种有机物(单体、树脂、橡胶)和无机物(如填料等)具有很好的相容性和反应性，易于进行共聚、交联、共混、填充等改性，以提高胶层的性能。 (6)耐腐蚀性及介电性能好。能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀。体积电阻率10131016cm，介电强度1635kVmm。 (7)通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大，配制简易，可接触压成型，能大规模应用。,环氧树脂应用领域,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

28、泛的应用。 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。,胶粘剂 环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，因此有万能胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。,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