研究背景:

Fig. 1 环氧树脂的应用
选择不同的固化剂,环氧树脂可以在室温到230℃的范围内固化。环氧树脂的结构不同得到的固化物性能迥异。例如,环氧官能团的数量决定了其功能性和交联能力,羟基或其他极性基团决定了其反应性,固化剂的选择决定了固化物的热稳定性能等。

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环氧树脂的化学问题:
1、环氧树脂的类型
(1)双酚A基环氧树脂

双酚A环氧树脂一般具有低粘度,室温可以固化,具有良好的耐化性而得到广泛的应用。四溴双酚A型环氧树脂具有阻燃性能并广泛应用于PCB材料。氟化的环氧树脂也具有阻燃性能,然而由于其高成本、低Tg限制了其应用。
(2)酚醛环氧树脂

酚醛环氧树脂具有较好的阻燃性能,其热稳定性和阻燃性依赖于酚醛的量和固化剂的类型。选用室温固化体系时,其热稳定性与双酚A型环氧树脂类似。但是,采用酚醛含量高且高温固化剂时,其热降级稳定性和热变形稳定得到提高。酚醛环氧树脂主要应用于耐热结构层压板、覆铜板、耐化性长纤缠绕管和高温胶黏剂。
(3)脂肪型环氧树脂

脂环型环氧树脂具有良好的UV稳定性、热稳定性和电性能。
(4)缩水甘油胺型环氧树脂

具有高的反应性官能团,固化形成高交联结构。因此,固化物具有耐高温、高Tg、耐化学性、低燃烧性和良好的机械性能而广泛应用于航空行业复合材料。由于其室温具有低粘性和高温固化的特性而被用作半固化片。通常用热塑性树脂如聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等增韧解决其脆性问题。燃烧性较普通的树脂要小。
(5)生物基环氧树脂
从可再生资源如碳水化合物、淀粉、蛋白质、脂和油制备的树脂成为新的趋势。

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环氧树脂的化学问题:
2、环氧树脂固化剂
环氧树脂固化剂又称为硬化剂,对固化物的最终性能起着非常重要的作用,其性能如硬度、耐化学性能、耐热性、柔韧性和脆性都与交联密度相关。固化剂要么与环氧基反应,要么与羟基反应。常用的固化剂有胺类、酸酐类、酚类、硫醇类等。其反应活性为:酚




