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环氧树脂是一种高分子聚合物,分子式为(C11H12O3)n,是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量大,品种全,而且新的改性品种仍在不断增加,质量正在不断提高。
物质特性
普通液态环氧树脂外观
普通液态环氧树脂外观
环氧树脂具有仲羟基和环氧基,仲羟基可以与异氰酸酯反应。环氧树脂作为多元醇直接加入聚氨酯胶黏剂含羟基的组分中,使用此方法只有羟基参加反应,环氧基未能反应。
用酸性树脂的羧基,使环氧开环,再与聚氨酯胶黏剂中的异氰酸酯反应。还可以将环氧树脂溶解于乙酸乙酯中,添加磷酸加温反应,其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中,可使胶的初黏、耐热性以及水解稳定性等都得到提高。还可用醇胺或胺反应生成多元醇,在加成物中有叔氮原子的存在,可加速NCO反应。
用环氧树脂作多羟基组分结合了聚氨酯与环氧树脂的优点,具有较好的粘接强度和耐化学性能,制造聚氨酯胶黏剂使用的环氧树脂一般采用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品种。
改性方法
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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。
涂料用途
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。
胶粘用途
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、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,因此有胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。
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中国是全球大也是后一块环氧树脂市场处女地,中国环氧市场前景十分广阔。
环氧涂料(防腐、防海洋生物污染)。预测,2000年我国海洋涂料需4万吨,其中大部分是环氧防腐涂料。
容器制造业持续高速发展,罐头涂料需要越来越多的环氧树脂。
东北地区必然是环氧树脂的的潜在市场。
水性环氧涂料前途无量。此两者是环氧涂料发展的主流。中国是世界第四大粉末涂料生产国,也是亚洲大的粉末涂料生产国。我国已把粉末涂料和水性涂料确定为今后发展品种,而水性环氧涂料又在水性涂料行业中占重要地位。
甘油醚类
(1)二酚基丙烷型环氧树脂
二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。
工业上作为树脂的控制指标如下:
①环氧值。
②无机氯含量。
③有机氯含量。
④挥发分。
⑤粘度或软化点。
(2)酚醛多环氧树脂
(3)其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂
(4)脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂 脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上的环氧基,这类树脂绝大多数粘度很低;大多数是长链线型分子,因此富有柔韧性。
其它类型
(1)缩水甘油酯类环氧树脂:缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较,它具有粘度低,使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高,固化物力学性能好;电绝缘性好;耐气候性好,并且具有良好的耐低温性,在低温条件下,仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度,透光性、耐气候性好。
(2)缩水甘油胺类环氧树脂:国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂的粘接性和耐热性,来制造碳纤维增强的复合材料(CFRP)用于飞机二次结构材料。
(3)脂环族环氧树脂:这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的,前者环氧基都直接连接在脂环上,而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点:①较高的压缩与拉伸强度;②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能;③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。
(4)脂肪族环氧树脂。
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环氧树脂及环氧树脂胶粘剂本身,但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物,因此不少环氧树脂“有毒”,国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径,保持环氧树脂“”本色。环氧树脂一般和添加物同时使用,以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择,常用添加物有以下几类:(1)固化剂;(2)改性剂;(3)填料;(4)稀释剂;(5)其它。 其中固化剂是的添加物,无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂,否则环氧树脂不能固化。由于用途性能要求各不相同,对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。
操作要求
固化剂的选择
1.固化剂种类:
环氧树脂原材料
2.固化剂的用量
(1)胺类作交联剂时按下式计算:
胺类用量=MG/Hn,式中:M=胺分子量;Hn=含活泼氢数目;G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数)
(2)用酸酐类时按下式计算:
酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:M=酸酐分子量;G=环氧值(0.6~1)为实验系数
3. 选择固化剂的原则:固化剂对环氧树脂的性能影响较大,一般按下列几点选择。
(1)从安全上选择:一般要求毒性小的为好,便于安全生产。
(2)从成本上选择。
改性剂的选择
(1)聚硫橡胶:可提高冲击强度和抗剥性能。
(2)聚酰胺树脂:可改善脆性,提高粘接能力。
(3)聚乙烯醇缩丁醛:提高抗冲击鞣性。
(4)丁腈橡胶类:提高抗冲击鞣性。
(5)酚醛树脂类:可改善耐温及耐腐蚀性能。
(6)聚酯树脂:提高抗冲击鞣性。
(7)尿醛三聚氰胺树脂:增加抗化学性能和强度。
(8)糠醛树脂:改进静弯曲性能,提高耐酸性能。
(9)乙烯树脂:提高抗剥性和抗冲强度。
(10)异氰酸酯:降低潮气渗透性和增加抗水性。
(11)硅树脂:提高耐热性。
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压敏胶粘剂的全称为压力敏感型胶粘剂,又俗称不干胶,简称压敏胶。压敏胶制品包括压敏胶粘带和压敏胶标签纸、压敏胶片三大类。它们的全称为压力敏感型胶粘带、压力敏感型胶粘标签纸、压力敏感型胶粘片,俗称胶带、不干胶标签纸、压敏胶片。调节过这种组分以达到产品具有较好性能。
压敏胶粘剂
英文名称:pressure sensitive adhesives (简称:PSA)
压敏胶和压敏胶制品的含义有十多种解释,普遍的定义有如下说法:
定义1:采用指能压力,它就能使胶粘剂立即达到粘接任何被粘物光洁表面的目的。与此同时,如果破坏被粘物粘接表面时,胶粘剂不污染被粘物表面,此类胶粘剂称为压敏胶。它的粘接过程对压力非常敏感故称谓压力敏感型。压敏胶一般不直接使用于被粘物的粘接,压敏胶是通过各种材料制成压敏胶制品(胶带和胶粘标签)。
定义2:学术性定义:压敏胶是一种同时具备着液体的粘性性质和固体的弹性性质的粘弹性体;这种粘弹性体同时具备着能够承受粘接的接触过程和破坏过程两方面的影响因素和性质。
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a.天然橡胶压敏胶
这是开发早、至今产量仍然很大的一类橡胶型压敏胶粘剂。它们是以天然橡胶弹性体为主体,配合以增粘树脂、软化剂、防老剂、颜填料和交联(硫化)剂等添加剂的复杂混合物,由于天然橡胶既有很高的内聚强度和弹性,又能与许多增粘树脂很好混溶,得到高度的粘性和对被粘材料良好的湿润性,所以天然橡胶是比较理想的一类压敏胶粘剂主体材料。其主要缺点是分子中存在着不饱和双键,耐光和氧的老化性能较差。但通过交联和使用防老剂等措施后,可使它的耐候性和耐热性得到改善。用天然橡胶压敏胶粘剂几乎可以制成各种类型的压敏胶粘制品。
b.合成橡胶和再生橡胶压敏胶
以丁苯橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚异丁烯和丁基橡胶以及氯丁橡胶、丁腈橡胶等合成橡胶为主体,配以增粘树脂、软化剂、防老剂等添加剂制成的压敏胶粘剂都有它们各自的特点。但它们都没有天然橡胶压敏胶粘剂重要。再生橡胶,尤其是由再生天然橡胶制成的压敏胶粘剂也具有不错的性能,价格也比较低廉,因而也受到重视。