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環氧樹脂概論
環氧
樹脂（
Epoxy
），又稱作人工樹脂、人造樹脂、樹脂膠等。
是
一類重要的熱固性塑料，廣泛用於黏合劑，塗料等用途。
人造樹脂（
Epoxy resins/Epoxy/Poly
epoxide
）是熱固性環氧化物聚
合物
。
大多數人造樹脂由氯環氧丙烷
（
epichlorohydrin
）
（
C
3
H
5
Cl
O
）
和雙酚
A(
酚甲烷
)
（
bisphenol-A
）
（
C
15<
/p>
H
16
O
2
）
產生化學反應而成。
< br>環氧樹脂得名於其結構上的環氧基。雙酚
A
型環氧樹脂是
最常用
的環氧樹脂。通過如同固化劑反應，環氧樹脂可以形成三維交聯
< br>高分子網路。
基於胺類固化劑的固化反應
胺類固化
劑可以打開環氧基。若所使用的胺類固化劑（常用的固
化劑為雙氰胺
，
DICY
）
有兩個以上的功能團
則可以生成交聯網路。
基於酐類固化劑的固化反應
酐類固化
劑在胺催化劑的作用下可以和環氧基反應。酐類固化劑
還可以在氫氧根的催化作用下和環
氧基反應。
化學性質
環氧樹脂固化過程為放熱反應，當使用快速催化劑鑄造大型零件
時需要注意散
熱，防止溫度上升過高達到小分子沸騰溫度。
環氧基會與人體
內的多種基團反應，因此通常被認為是有毒或者
致癌物質，在使用的時候應該避免皮膚接
觸。環氧樹脂的固化劑
大多也是有毒物質。
< br>氯環氧丙烷（
C
3
H
5
ClO
）易燃，含毒性和致癌物質。
雙酚
A(
酚甲烷
)
（
C
15
H
16
O
2
）
是內分泌干擾素
(
也就
是擾亂生殖系統
的化學物質
)
。
環氧樹脂一般和添加物同時使用，以獲得應用價值。添加物可按
不同
用途加以选择，常用添加物有以下几类：
（
< br>1
）固化剂；（
2
）改性剂；（
3
）填料；（
4
）稀释剂。
其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、淺
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。现将它们的选择方法简
介于下：
（一）环氧树脂的选择
1.
从用途上选择
< br>作粘接剂时最好选用中等环氧值
（
0.25-0.45<
/p>
）
的树脂；作浇注料时
最好选用高环氧值
（
>0.40
）的树脂；作涂料用的一般选用低环氧
值（
<0.25
）的树脂。
2.
从机械强度上选择
环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时
强度均好
；环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的
大小有关，环氧值高固化后交联度
也高，环氧值低固化后交联度
也低，故引起强度上的差异。
3.
从操作要求上选择
不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，
可选择环氧
值较低的树脂；如希望强度较好，可选用环氧值较高
的树脂。
（二）固化剂的选择
1.
固化剂种类：
< br>常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、
树脂类、叔胺，
另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧
树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类
固化剂，加温固化则常
用酸酐、芳香类固化剂。
2.
固化剂的用量
< br>（
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）
改变的范围不多于
10-20%
，
若用过量的胺固化时
，
会使树脂变脆。
若用量过少则固化不完善。
（
2
）用酸酐类时按下式计算：
酸酐用量
=MG
（
0.6~1
< br>）
/100
式中：
M=
酸酐分子量
G=
环氧值（
0.6~1
< br>）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
）从性能要求上选择：有的
要求耐高温，有的要求柔性好，有
的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂
。
（
2
）从
固化方法上选择：有的制品不能加热，则不能选用热固化
的固化剂。
（
3
）从适用期上选择：所谓适
用期，就是指环氧树脂加入固化剂
时起至不能使用时止的时间。要适用期长的，一般选用
酸酐类或
潜伏性固化剂。
（
4
）从安全上选择：一般要求毒性小的为好，便于安全生产。
（
5
）从成本上选择。
（三）改性剂的选择
改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、
提高绝缘性能
等。常用改性剂有：
（
1
）聚硫橡胶：可提高冲击强度和抗剥性能。
（<
/p>
2
）聚酰胺树脂：可改善脆性，提高粘接能力。
< br>
（
3
）聚乙烯醇叔丁醛：提高
抗冲击鞣性。
（
4
< br>）丁腈橡胶类：提高抗冲击鞣性。
（
< br>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<
/p>
）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。
聚硫橡胶等的用量可以在
50-300%
之间，
需加固化剂；聚酰胺树
脂
、
酚醛树脂用
量一般为
50-100%
，
聚酯树脂用
量一般在
20-30%
，
可以不再另外
加固化剂，也可以少量加些固化剂促使反应快些。
一般说来改
性剂用量越多，柔性就愈大，但树脂制品的热变形温
度就相应下降。
为改善树脂的柔性，也常用增韧剂如：邻苯二甲酸二丁酯或邻苯
< br>二甲酸二辛酯。
（四）填料的选择
填料的作用是改善
制品的一些性能，并改善树脂固化时的散热条
件，用了填料也可以减少环氧树脂的用量，
降低成本。因用途不
同可选用不同的填料。其大小最好小于
10
0
目，用量视用途而定。
常用填料简介如下：
填料名称
作用
石棉纤维、玻璃纤维
增加韧性、耐冲击性
石英粉、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂
提高硬度
氧化铝、瓷粉
增加粘接力，增加机械强度
石棉粉、硅胶粉、高温水泥
提高耐热性
石棉粉、石英粉、石粉
降低收缩率
铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末
增加导热、导电率
石墨粉、滑石粉、石英粉
提高抗磨性能及润滑性能
金刚砂及其它磨料
提高抗磨性能
云母粉、瓷粉、石英粉
增加绝缘性能
各种颜料、石墨
具有色彩
另外据资料报导适量（
27-35%
）
P
、
AS
、
S
b
、
Bi
、
G
e
、
Sn
、
P
b
的
氧化物添加在树脂中能在高热度、压力下保持粘接性。
（五）稀释剂的选择
其作用是降低粘
度，改善树脂的渗透性。稀释剂可分惰性及活性
二大类，用量一般不超过
30%
。
常用稀释剂如下：
活性稀释剂
名称
用量
备注
二缩水甘油醚
~30%
需多加计算量固化剂
多缩水甘油醚
同上
环氧丙烷丁基醚
~15%
环氧丙烷苯基醚
同上
二环氧丙烷乙基醚
同上
三环氧丙烷丙基醚
同上
惰性稀释剂
名称
用量
二甲苯
~15%
甲苯
同上
苯
同上
丙酮
同上
同上
同上
同上
同上
同上
备注
不需多加固化剂
同上
同上
同上
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