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環氧樹脂EP

2013-02-27   瀏覽次數:1347

  環球塑化網訊:

  一、環氧樹脂概況

  環氧樹脂(簡寫EP)是一類在分子結構中含有環氧基的高分子聚合物。其種類很多,大部分是由雙酚A和環氧氯丙烷進行縮聚的產物。由于分子中含有一定數量的醚鍵、羥基、苯核等,因而具有良好的電絕緣性、粘結性、加工性能優異、固化產品化學穩定性好、收縮率低、強度高。廣泛用于電子電器絕緣材料、涂料、粘接劑、復合材料各方面。

  環氧樹脂中,常用的添加劑種類有:

  固化劑:其作用是把線型環氧樹脂變成不熔不溶的體型結構常用的種類有:多元胺、多元酸及多元酸酐等。種類不同,用量也不同,少則10%,,多則40%。

  稀釋劑:作用是降低樹脂的粘度,其中分活性和非活性兩種。活性稀釋劑有:環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷苯基醚等,用量為樹脂量的5-20%,非活性稀釋劑有:丙酮、甲苯、正丁醇、苯乙烯、環己酮等,用量為5-15%。.

  填料:作用是降低材料成本及提高某些性能。有時添加量為25%,有時高達樹脂量的7一3倍。硅微粉、云母、高嶺土、滑石粉、石膏粉、銅粉、鋁粉、鈦白粉等。

  增強劑:作用是提高強度,如玻璃纖維、石棉纖維等。

  阻燃劑:起阻燃作用,如溴的化合物:二溴苯基縮水甘油醚等。

  增韌劑:作用是增加EP的韌性,如非活性增韌劑為增塑劑,一般用量為5-20%,活性增韌劑主要是單官能團的環氧化植物油、多官能團的熱塑性聚酸胺樹脂、聚硫橡膠、丁腈橡膠等。

  EP常用的幾個指標名詞有:

  環氧當量:含有一克當量環氧基的樹脂重量克數。環氧

  當量大,說明樹脂的分子量大.

  環氧值:每100克環氧樹脂中,含有的環氧基當量。

  環氧基含量:EP每一分子中,環氧基的百分含量。

  其他有:有機氯量、無機氯量,軟化點等。

  EP的主要性質如下:

  體積電阻系數:大于1015歐姆·厘米;拉伸強度46-70兆帕、沖擊強度10-20千焦耳/平方米,楊氏模量2300-2500兆帕,馬丁耐熱溫度超過100℃,室溫下的吸水率小于0.5%。

  EP的型號組成分四部分:第一部分為組成物質名稱,用字母表示;第二部分為改性物質的名稱也用字母表示,沒有時劃一橫線,第三部分為環氧值的平均數,第四部分即基本名稱。

  如E-0.51環氧樹脂,則表示主要組成物質為二酚基丙烷,沒有改性物質,其環氧值指標的平均值為0.51當量/100克,該樹脂為環氧樹脂。

  二、改性環氧樹脂

  目前EP樹脂品種不斷增加,按化學結構可分為:

  1、縮水甘油醚類:有甘油EP、酚醛EP、溴化EP等。

  2、縮水甘油酯類,由酸酐與環氧氯丙烷合成;或由苯酐、水、環氧氯丙烷在氫氧化鈉作用下合成。

  3、縮水甘油胺類:由胺與環氧氯丙烷合成。

  4、脂肪族類:由脂肪族與環氧氯丙烷合成,或是環烯烴進行環氧化制得。如丁二烯和巴豆醛在高溫高壓下加成,再經雙烯化、氧化合成制得。

  還有用高純度雙酚A和環氧氯丙烷,用兩步法合成低分子量的海因環氧樹脂,特點是低粘度、酣候性好,電性能優異。

  各種增韌環氧樹脂的方法有:

  用液體端羧基丁腈橡膠(CTBN)增韌:一般添加量為10 %,其中CTBN的丙烯腈含量在18-30%較好,其中還可并用30%的二氧化硅,以避免加入CTBN后的強度降低。

  用硅橡膠增韌:其添加量為30份,同時再添加70份液體酸酐、0.1份催化劑、110份填料、適量分散劑等。

  用聚丁二烯增韌:加入30份較好,其中端羧基的聚丁二烯效果較明顯。

  用聚硫橡膠增韌:可提高沖擊強度及拉伸剪切強度。

  用液體氯丁二烯一甲基丙烯酸羥乙酯共聚物(CP-HE-MA)增韌,可提高剪切強度、沖擊強度、剝離張度。

  用端羧基丙二醇聚醚(CTPE)增韌:官能度為1.90,分子量為1300-2300,用量20份,則增韌效果很明顯。

  用端羧基聚氧化丙烯醚增韌:用且30份以下,同時并用2份二氧化硅,在120℃下固化2小時,則效果良好。

  用酚氧基樹脂增韌:其分子量為15000,用量為30%,可明顯降低內應力。

  用二官能團的聚丙二醇二縮水甘油醚(PPG)增韌:用量為30%。.在120℃溫度下固化,其沖擊韌性大大提高。

  用酮酐樹脂(TOA)增韌,可改善工藝性能,效果好。

  其他還有:聚癸二酸酐(PSPA),己二醇二丙烯酸酯(HHDA)等增韌效果良好。

  另外以環氧樹脂為主體制備互貫網絡聚合物(IPN) ,也能使EP樹脂的增韌技術有新的發展。

  如用100份環氧樹脂、25份聚丙烯酸正丁酯,同步法合成二者的互貫網絡體系,同時再添加30份鄰苯二甲酸酐,及適量的偶氮二異丁腈、鄰苯二甲酸二烯丙酯,其沖擊強度可提高1.3倍,拉伸強度稍有提高。

  還有用蓖麻油型聚氨酯與EP制IPN結構體系,其力學性能和熱性能得到大幅度提高。

  硅氧烷、丙烯酸酯、含氟彈性體增韌EP。目前正受到人們重視。

  環氧樹脂改性的重點是:提高耐熱性、耐燃性、延長使用期和貯存期、樹脂單組分化、低粘度、低溫固化性等。

  三、環氧樹脂應用舉例

  實例1:阻燃型環氧樹脂

  環氧樹脂的阻燃劑有添加型和反應型兩大類。

  添加型阻燃劑有:無機類阻燃劑如二氧化硅、水合氧化鋁、三氧化二銻、鋁酸鈣、氫氧化鎂等;鹵素類阻燃劑有:全氯戊環癸烷、三氯環氧丁烷、四溴丁烯、六溴苯等;磷類阻燃劑有:紅磷、三苯基磷、二乙基磷酸羥甲基酯、磷酸三芐基酯等。

  反應型阻燃劑:四氯雙酚A、四溴雙酚A、三聚氯化磷腈、二溴季戊二醇等。

  其中添加型阻然劑一般用量為10-200份,如用12份全氯戊環癸烷和10份三氯化銻同時加進,也有用160份鋁酸鈣的,也有添加30%重量的鹵代三亞磷酸酯效里也很好。

  反應型阻燃劑一般在一定溫度下反應才能制得,如四氯雙酚A是在85-90℃下反應2小時,加入甲苯一丁醇溶液,調節溫度65-70℃,逐漸滴加30%氫氧化鈉溶液,升溫至70-75℃,維持2小時,再加一定量甲苯一丁醇溶液,攪拌熱水洗滌,3-4次至中性即可。

  實例2:環氧人造大理石

  通常的不飽和聚酯型人造大理石,尺寸穩定性差,沖擊強度低,而環氧人造大理石可以克服這些缺點。固化劑選用芳香胺類,如二乙基二氨基二苯甲烷(DDDM)等。在100-120℃溫度下固化2小時,增韌劑可選擇羧端基丁腈橡膠、低分子量尼龍、聚硫橡膠等;稀釋劑選用環氧氯丙烷;填料可用碳酸鈣、鈦白粉、石粉、硫酸鈣、高嶺土等。其基本配方如下:

  環氧樹脂100

  二乙基二氨基二苯甲烷 23

  低分子量尼龍18

  環氧氯丙烷18

  碳酸鈣120

  其生產工藝流程與不飽和聚酯人造大理石生產相似。還可用分層澆鑄法成型。

  實例3:氰胺一環氧玻璃布層壓板

  將氰胺單體、苯酚、甲醛三者反應制成氰胺樹脂溶液,然后再和環氧樹脂在60-70℃下,進行共縮聚反應1-2小時,即可得氰胺環氧共聚樹脂。

  將上述共聚樹脂溶液浸漬0.1毫米厚的平紋無堿玻璃

  布,然后在90-120℃下烘焙15分鐘成坯布,坯布的含膠量

  為45%左右,再將坯布于160-180℃,壓力為9-11兆帕條件下件下層壓、保溫保壓1小時后,在100℃'以下出模。或在140-150℃熱處理2小時,再升溫至170℃處理2水時,以提高層壓板性能。

  氰胺一環氧共聚樹脂的熱穩定性較好,失重5%時的溫度為312℃,失重50%時的溫度為503℃。

  氰胺-環氧共聚樹脂、KH-550偶聯劑處理過的玻璃纖維布、無堿玻瑞纖維布三者的表面張力大小基本接近,分別為:37 ×10-5、35×10-5、 28×10-5N/Cm,所以三者浸潤性能較好,制品性能優異。

  實例4:環氧樹脂燒蝕材料

  環氧樹脂燒蝕材料用于航天飛行器上,分內外涂層兩種。基本配方為:

  E51環氧樹脂100

  2,4-咪唑 8

  端羧基丁腈橡膠(CTBN) 20(其中丙烯腈含量為30%)

  ZB阻燃劑 5

  氫氧化鋁 5

  有時,強調提高粘接強度時,則采用CTBN的分子量為2000-4000。丙烯腈含量在20%以上,添加量在15-25份為宜;若強調提高沖擊強度時,則CTBN用量應在30份以上。

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