陳世驤
[拼音]:huanyang shuzhi
[英文]:epoxy resin
一類含環氧基團的熱固性樹脂,英文縮寫為EP。每個分子中一般含有兩個或兩個以上的環氧基團。由於每一個環氧基團的官能度是2,所以固化後的環氧樹脂是一種體型高分子。其粘合性優異,是良好的膠粘劑。最重要的品種是雙酚A環氧丙基醚類環氧樹脂。
製備方法
製備環氧樹脂的方法主要有兩種:一種是以含有羥基、羧酸基、氨基等活潑氫的化合物為原料,與含有環氧基團的化合物如環氧氯丙烷作用,引入環氧基團;另一種是以含有烯鍵的化合物為原料,通過氧化或其他方法形成環氧基團。
雙酚A環氧丙基醚類環氧樹脂
以雙酚A即2,2-二(對羥苯基)丙烷和環氧氯丙烷為原料,在鹼存在下製得。反應如上所示。由於雙酚 A與環氧氯丙烷的配比和反應條件等的不同,可得到n為不同數值的環氧樹脂。但一般n的數值不大,在0和10之間,分子量為 340~3180。n值小的環氧樹脂的分子量小,環氧值(每100克樹脂所含的環氧基數)大,是粘稠的液體,隨著n值的增大,粘度相應地增大,以至成為固態的樹脂。環氧樹脂主要是通過兩端的環氧基團進行固化反應的,所以分子量大的環氧樹脂固化後所得的高分子的交聯度反而小,因而柔性較好,但高溫效能較差。
其他型別環氧樹脂
以含有烯鍵的化合物為原料製得的環氧樹脂,種類也不少,大多是具有脂環結構的環氧化合物,例如:
這類環氧樹脂大都具有粘度較低,耐溫效能、耐光效能較好的特點,但生產成本較高,使用量較少。
如以其他含活潑氫的化合物代替雙酚A為原料,與環氧氯丙烷作用,則可製得不同種類的環氧丙基醚類環氧樹脂。如用線型酚醛樹脂為原料,可得酚醛環氧樹脂。它是一類多環氧環氧樹脂,耐高溫效能較好。以四氫或六氫鄰苯二甲酸為原料,可製得相應的環氧丙基酯類環氧樹脂,它們的粘度較小,耐光性較好。又如以三聚氰酸為原料,可製得三聚氰酸環氧樹脂,也是一種耐高溫效能較好的環氧樹脂。若以脂肪族多醇,如1,4-丁二醇、甘油等為原料,則可製得脂肪族多醇的環氧丙基醚類環氧樹脂,這類樹脂一般粘度較小,可與雙酚A環氧樹脂混合使用,作為活性稀釋劑。
固化
要使環氧樹脂固化必須加固化劑。常用的固化劑是多胺、酸酐以及僅使環氧基開環的催化劑等。脂肪族和芳香族多胺均可作為固化劑。一般脂肪族多胺固化快,不加溫即能固化,所以也稱為常溫固化劑,常用的有乙二胺、二亞乙基三胺等多亞乙基多胺,以及二聚油酸醯胺等。常用的芳香族胺類固化劑有間苯二胺、二(氨基苯基)甲烷等。常用的酸酐固化劑有鄰苯二甲酸酐等,一般以酸酐為固化劑時,常加少量叔胺類化合物作為促進劑,以加速固化。以均苯四酸二酐為固化劑時可得耐高溫效能較好的環氧樹脂。酚類化合物也能與環氧基作用,所以在環氧樹脂中也可加酚醛樹脂作為固化劑。
應用
環氧樹脂含有較多的極性基團,因此與金屬、陶瓷等表面的粘合效能較好。環氧樹脂在固化時一般不放出小分子化合物,收縮率較小,所以成型工藝性較好,且可得到空隙較少、強度較高的製品。由於這些特點,環氧樹脂可用作塗料、膠粘劑、澆鑄塑料、增強塑料等。
參考書目
H.李、K.奈維萊著,焦書科等譯:《環氧樹脂》,中國工業出版社,北京,1965。(H.Lee and K.Neville,Epoxy Resin,McGraw-Hill,New York,1957.)