聚合物基体第二章-环氧树脂-2
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环氧树脂PPTPPT课件
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二.发展简史
为了应对以上问题，我国开始调整环氧树脂产业结构，采取了以下措施：
①优化产业结构，向特种化、规模化方向发展，研发高端产品。同时， 引进先进的生产装置和技术，改良配方。
②众所周知，中分子质量固体环氧树脂为优良品种，具有无公害特点。 所以我国改进工艺，重点发展此树脂。
③我国环氧树脂企业存在比较分散、规模小、效率低等缺点，我国可以 加强中小企业的合作，分工协作，走“精”、“专”路线，提高效益。
（2）固态双酚A型环氧树脂的合成方法大致采用两种：一步法和两步法。
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四 环氧树脂的合成
一步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于
制造中等分子量固态环氧树脂。该工艺合成时，反应是在水中呈乳状液进行的， 在制备高分子量树脂时后处理较困难。制得的树脂分子量分布较宽，有机氯含 量高，不易得到环氧值高、软化点也高的产品，不符合粉末涂料的要求。
两步法工艺是将低分子量液态环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温
或者催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树 脂。该法合成时，反应呈均相进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂分子 量分布较窄，有机氯含量较低，环氧值和软化点可通过配比和反应温度来控制 和调节，具有工艺简单、操作方便、无三废、产品质量易控制等优点。
使用环境的差异限制了材料的广泛使用，同样固化剂的选择也需要随使 用环境及材料所预期的性能的不同而异。例如，外墙涂层要求材料具有较好 的耐候性，同时也限制了高温固化类固化剂的应用。
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六 环氧树脂的基本性能
环氧树脂的种类众多，性能也各有差异，但是一般来说，环氧树脂的特征 结构使其具有以下基本性能：
80年代开发了复合胺、酚醛结构的新型多官能团环氧树脂以满足复合材 料工业需要。最近又开发了水性环氧树脂和稠环耐温耐湿环氧树脂。由于环 氧树脂品种的增加和应用技术的开发，环氧树脂在电气绝缘、防腐涂料、金 属结构粘接等领域的应用有了突破。目前它的品种、应用开发仍很活跃，从 1960年以来，已有数百种环氧树脂完成工业化开发，已有40～50种不同结构 的环氧可商品化制造或由中间试验厂提供，同时与之相适用的100多种工业化 固化剂和许许多多的改性剂和稀释剂与之配套，正谓方兴未艾。
二.发展简史
为了应对以上问题，我国开始调整环氧树脂产业结构，采取了以下措施：
①优化产业结构，向特种化、规模化方向发展，研发高端产品。同时， 引进先进的生产装置和技术，改良配方。
②众所周知，中分子质量固体环氧树脂为优良品种，具有无公害特点。 所以我国改进工艺，重点发展此树脂。
③我国环氧树脂企业存在比较分散、规模小、效率低等缺点，我国可以 加强中小企业的合作，分工协作，走“精”、“专”路线，提高效益。
（2）固态双酚A型环氧树脂的合成方法大致采用两种：一步法和两步法。
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四 环氧树脂的合成
一步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于
制造中等分子量固态环氧树脂。该工艺合成时，反应是在水中呈乳状液进行的， 在制备高分子量树脂时后处理较困难。制得的树脂分子量分布较宽，有机氯含 量高，不易得到环氧值高、软化点也高的产品，不符合粉末涂料的要求。
两步法工艺是将低分子量液态环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温
或者催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树 脂。该法合成时，反应呈均相进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂分子 量分布较窄，有机氯含量较低，环氧值和软化点可通过配比和反应温度来控制 和调节，具有工艺简单、操作方便、无三废、产品质量易控制等优点。
使用环境的差异限制了材料的广泛使用，同样固化剂的选择也需要随使 用环境及材料所预期的性能的不同而异。例如，外墙涂层要求材料具有较好 的耐候性，同时也限制了高温固化类固化剂的应用。
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六 环氧树脂的基本性能
环氧树脂的种类众多，性能也各有差异，但是一般来说，环氧树脂的特征 结构使其具有以下基本性能：
80年代开发了复合胺、酚醛结构的新型多官能团环氧树脂以满足复合材 料工业需要。最近又开发了水性环氧树脂和稠环耐温耐湿环氧树脂。由于环 氧树脂品种的增加和应用技术的开发，环氧树脂在电气绝缘、防腐涂料、金 属结构粘接等领域的应用有了突破。目前它的品种、应用开发仍很活跃，从 1960年以来，已有数百种环氧树脂完成工业化开发，已有40～50种不同结构 的环氧可商品化制造或由中间试验厂提供，同时与之相适用的100多种工业化 固化剂和许许多多的改性剂和稀释剂与之配套，正谓方兴未艾。
环氧树脂2
（2）缩水甘油胺类环氧树脂 这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高，交联密度大，耐热性显著提高。上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，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，它们的分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异，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。
编辑本段
性质
1. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102透明，含量高。不沉淀不分层。
2. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102，油性液体，可以是醇类，醚类，酮类液体。皆是透明，相容性很好。
3、氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102 PH=7.0 但是具体ph值具体可根据客户要求调整。调整ph值对液体无影响。
（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。
编辑本段
其它类型环氧树脂
（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，并且具有良好的耐超低温性，在超低温条件下，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。
7、 化学稳定性。通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。
（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，它们的分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异，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。
编辑本段
性质
1. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102透明，含量高。不沉淀不分层。
2. 氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102，油性液体，可以是醇类，醚类，酮类液体。皆是透明，相容性很好。
3、氧化铝油性树脂用液体XZ-LY102 PH=7.0 但是具体ph值具体可根据客户要求调整。调整ph值对液体无影响。
（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。
编辑本段
其它类型环氧树脂
（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，并且具有良好的耐超低温性，在超低温条件下，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。
7、 化学稳定性。通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。
环氧树脂2
三乙烯四胺 四乙烯五胺
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 (C2H5)2NCH2CH2CH2NH2 N,N-二乙氨基丙胺
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2
亚氨基双丙胺
烷二胺 N－氨乙基哌哔嗪
20
（1）阴离子型固化剂－－－－路易士碱
种类： 叔胺类，如苄基二甲胺，DMP－10，DMP－30等部分仲胺， 如 咪唑类化合物
1. 固化原理 叔胺引发环氧树脂的聚合反应是典型的阴离子逐步聚合反 应，聚合物分子量随着反应的进行逐步增大； 链引发：叔胺首先引发环氧基开环，形成醇盐离子。
R 3N + H 2C O CH R 3N
3.4.2 环氧树脂的固化及其固化剂
环氧树脂本身是线性树脂，需要加入固化剂在一定温度下发 生交联固化发应，生成体型网状结构，才能显示出其固有的优良性 能。
固化剂的分类：
I 反应性固化剂： 可以同环氧树脂发生加成反应，通过逐步 反应的历程交联形成体型网状的结构，该类型固化剂一般含有活性 氢，反应中伴有氢原子转移，包括多元伯胺，多元羧酸，多元醇和 多元酚； II 催化性固化剂：可以引发树脂中环氧基团按照阴离子或者阳 离子历程进行固化反应，如胺类和三氟化硼络合物等。
12
主要品种：氨基聚酰胺，它是由二聚或三聚植物油脂肪酸和 脂肪族多元胺的反应物，结构如下：
13
（4）酚醛树脂
工业上较少用多元酚来固化环氧树脂，多用一阶或二阶酚醛 树脂作为环氧树脂的固化剂，实际得到的是两种树脂经嵌段或接 枝聚合后形成的非常复杂的体型结构产物，固化物兼具两种树脂 的性能，达到相互改性的目的。 用途：
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 (C2H5)2NCH2CH2CH2NH2 N,N-二乙氨基丙胺
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2
亚氨基双丙胺
烷二胺 N－氨乙基哌哔嗪
20
（1）阴离子型固化剂－－－－路易士碱
种类： 叔胺类，如苄基二甲胺，DMP－10，DMP－30等部分仲胺， 如 咪唑类化合物
1. 固化原理 叔胺引发环氧树脂的聚合反应是典型的阴离子逐步聚合反 应，聚合物分子量随着反应的进行逐步增大； 链引发：叔胺首先引发环氧基开环，形成醇盐离子。
R 3N + H 2C O CH R 3N
3.4.2 环氧树脂的固化及其固化剂
环氧树脂本身是线性树脂，需要加入固化剂在一定温度下发 生交联固化发应，生成体型网状结构，才能显示出其固有的优良性 能。
固化剂的分类：
I 反应性固化剂： 可以同环氧树脂发生加成反应，通过逐步 反应的历程交联形成体型网状的结构，该类型固化剂一般含有活性 氢，反应中伴有氢原子转移，包括多元伯胺，多元羧酸，多元醇和 多元酚； II 催化性固化剂：可以引发树脂中环氧基团按照阴离子或者阳 离子历程进行固化反应，如胺类和三氟化硼络合物等。
12
主要品种：氨基聚酰胺，它是由二聚或三聚植物油脂肪酸和 脂肪族多元胺的反应物，结构如下：
13
（4）酚醛树脂
工业上较少用多元酚来固化环氧树脂，多用一阶或二阶酚醛 树脂作为环氧树脂的固化剂，实际得到的是两种树脂经嵌段或接 枝聚合后形成的非常复杂的体型结构产物，固化物兼具两种树脂 的性能，达到相互改性的目的。 用途：
聚合物基体期末复习
聚合物基体期末复习第⼀章概论1、基体材料在复合材料中所起的作⽤；答：（1）、粘结作⽤基体材料作为连续相，把单根纤维粘成⼀个整体，使纤维共同承载。
（2）、均衡载荷、传递载荷在复合材料受⼒时，⼒通过基体传给纤维。
（3）、保护纤维在复合材料的⽣产与应⽤中，基体可以防⽌纤维受到磨损、遭受浸蚀。
2、由基体起主导作⽤的复合材料性能有哪些？答：（1）成型⼯艺性能；（2）耐热性；（3）耐腐蚀性；（4）纵向压缩强度；（5）层间剪切强度。
3、提⾼树脂基体耐热性和耐腐蚀性的途径有哪些？答：（1）增加⾼分⼦链的刚性：如在主链中尽量减少单键，引进共轭双键、三键或环状结构（包括苯环和杂环）。
（2）进⾏结晶：在主链上引⼊醚键、酰胺键或在侧基上引⼊羟基、氨基或氰基，都能提⾼结晶⾼聚物的熔融温度。
（3）进⾏交联：随交联密度的增加。
树脂耐热性不断提⾼。
4、影响树脂电绝缘性能的因素是什么？答：（1）⼤分⼦链的极性：树脂⼤分⼦链中极性基团越多，极性越强，则电绝缘性越差；（2）已固化树脂中杂质的存在：已固化树脂中的杂质越少，则电性能越好。
5、热固性树脂与热塑性树脂的本质区别是什么？答：热固性树脂：固化过程分别是化学变化（不可逆）；热塑性树脂：固化过程是物理变化（可逆）。
6、聚合物基复合材料的主要性能特点及其应⽤领域。
答：1、⽐强度、⽐模量⾼；2、抗疲劳性能好；3、阻尼减振性好；4、具有多种功能特性：（1）瞬时耐⾼温、耐烧蚀（2）优异的电绝缘性能和⾼频介电性能（3）优良的耐腐蚀性能；5、良好的加⼯性能；6、可设计性强。
复合材料的三⼤应⽤领域：航空航天领域：约占18%；体育休闲⽤品：约占37%；各类⼯业应⽤：约占45%。
第⼆章不饱和聚酯树脂1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团；答：不饱和聚酯树脂（UPR, Unsaturated Polyester Resins)：不饱和聚酯在⼄烯基类交联单体（如苯⼄烯）中的溶液。
不饱和聚酯( UP,Unsaturated Polyester )：不饱和⼆元酸（酸酐）、饱和⼆元酸（酸酐）与⼆元醇缩聚⽽成的线性聚合物，常温下为结晶体。
环氧树脂PPT课件
• 环氧地坪涂料自从 20 世纪 80 年代末期进 入中国市场以来，就 凭着它的优良附着力， 机械强度及防腐蚀性 能等呈现出其他类型 涂料无法达到的优越 性。在欧美的工业、 商用地面已被广泛使 用，俗称“工业地 毯”。
环氧树脂的应用
• 水泥地坪 • 易破、起灰尘、粗糙不光亮、易脏、不易清洗、
适用于道路地坪，不适用于工业地坪。 • 石地坪
彩砂----环氧树脂地坪
• 适用范围 : 要求耐磨 损、耐强力冲击、装 饰效果好具备一定防 滑功能的地坪，特别 适用于机场、地铁、 食堂、休息室、办公 室、食品生产车间及 医院、学校的实验室 等重视外观清洁、耐 久性好的地方。
彩砂----环氧树脂地坪 使用年限 : 至少 15 年以上
环氧地坪
• 环氧(EP)/聚氨酯(PU) 型涂装地坪 • （运用IPN互穿网络技术）
环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种（一 般都小于2%）。它的热膨胀系数也很小（一般为 6.0×10-5/°C）。
在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小，这也 是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如：
酚醛树脂胶：8—10% ；有机硅树脂胶：6—8% 聚酯树脂胶：4—8% ；环氧树脂胶：1—3%
一、环氧树脂的特性
1946年发表了最初的环氧粘结剂，1947年瑞 士汽巴公司牌号为Araldite的粘结剂开始引人注 目，环氧树脂从此以万能胶闻名于世。另外SHELL 公司的EPON环氧树脂作为涂料推向市场，继而又 扩大到电机，机械方面的应用，发展至今已在各 个领域中获得广泛的应用。
环氧树脂发展简史
• 我国于1958年开始环氧树脂的工业化生产，并对 环氧树脂的应用技术进行探索。1985年环氧树脂 总产量为2万吨，1998年达到7.5万吨。随着需求 量的扩大，发展也很迅速。
环氧树脂的应用
• 水泥地坪 • 易破、起灰尘、粗糙不光亮、易脏、不易清洗、
适用于道路地坪，不适用于工业地坪。 • 石地坪
彩砂----环氧树脂地坪
• 适用范围 : 要求耐磨 损、耐强力冲击、装 饰效果好具备一定防 滑功能的地坪，特别 适用于机场、地铁、 食堂、休息室、办公 室、食品生产车间及 医院、学校的实验室 等重视外观清洁、耐 久性好的地方。
彩砂----环氧树脂地坪 使用年限 : 至少 15 年以上
环氧地坪
• 环氧(EP)/聚氨酯(PU) 型涂装地坪 • （运用IPN互穿网络技术）
环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种（一 般都小于2%）。它的热膨胀系数也很小（一般为 6.0×10-5/°C）。
在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小，这也 是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如：
酚醛树脂胶：8—10% ；有机硅树脂胶：6—8% 聚酯树脂胶：4—8% ；环氧树脂胶：1—3%
一、环氧树脂的特性
1946年发表了最初的环氧粘结剂，1947年瑞 士汽巴公司牌号为Araldite的粘结剂开始引人注 目，环氧树脂从此以万能胶闻名于世。另外SHELL 公司的EPON环氧树脂作为涂料推向市场，继而又 扩大到电机，机械方面的应用，发展至今已在各 个领域中获得广泛的应用。
环氧树脂发展简史
• 我国于1958年开始环氧树脂的工业化生产，并对 环氧树脂的应用技术进行探索。1985年环氧树脂 总产量为2万吨，1998年达到7.5万吨。随着需求 量的扩大，发展也很迅速。
聚合物复合材料 基体
改善成型工艺，提高树脂含量
2.4.2 环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子 化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。
E-44
E-31 相对分子质量都不高
★ 环氧树脂的性能和特性
a、 形式多样 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种 应用要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
基体与增强材料的结合性，包括浸润性和粘合性，决定了复合材 料应力传递途径中最关键的界面层的特性，因此，对复合材料的力学 性能、断裂特性和疲劳性能起着关键的作用。
影响聚合物对增强材料粘结能力的主要因素是聚合物与填料的化 学结构、聚合物的粘度、填料的几何形状等。为了提高基体聚合物对 增强材料、填料的粘附能力： 有时须对增强材料、填料进行表面粘合活化处理 基体中需加增粘剂或偶联剂
（8）交联不饱和聚酯的网状分子结构
①为大致均匀的连续网状结构； ②为不均匀的连续网状结构，在密度 较大的连续网之间有密度较低的链型 分子互相联结； ③为不连续的网状结构，密度较大的 连续分散于未键合的组分中间。
交联不饱和聚酯主要形成 第二种网状结构的大分子
三维网！
（9）不饱和聚酯固化特征—三阶段
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
（10）不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯：1mol 交联剂：苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2，5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂：过氧化物或偶氮化合物，用量1~4% 促进剂：环烷酸钴 增粘剂：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2 触变剂：气相法白碳黑（SiO2），用量2~6% 常温固化系统：过氧化甲乙酮+环烷酸钴
2.4.2 环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子 化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。
E-44
E-31 相对分子质量都不高
★ 环氧树脂的性能和特性
a、 形式多样 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种 应用要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
基体与增强材料的结合性，包括浸润性和粘合性，决定了复合材 料应力传递途径中最关键的界面层的特性，因此，对复合材料的力学 性能、断裂特性和疲劳性能起着关键的作用。
影响聚合物对增强材料粘结能力的主要因素是聚合物与填料的化 学结构、聚合物的粘度、填料的几何形状等。为了提高基体聚合物对 增强材料、填料的粘附能力： 有时须对增强材料、填料进行表面粘合活化处理 基体中需加增粘剂或偶联剂
（8）交联不饱和聚酯的网状分子结构
①为大致均匀的连续网状结构； ②为不均匀的连续网状结构，在密度 较大的连续网之间有密度较低的链型 分子互相联结； ③为不连续的网状结构，密度较大的 连续分散于未键合的组分中间。
交联不饱和聚酯主要形成 第二种网状结构的大分子
三维网！
（9）不饱和聚酯固化特征—三阶段
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
（10）不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯：1mol 交联剂：苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2，5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂：过氧化物或偶氮化合物，用量1~4% 促进剂：环烷酸钴 增粘剂：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2 触变剂：气相法白碳黑（SiO2），用量2~6% 常温固化系统：过氧化甲乙酮+环烷酸钴
聚合物复合材料 基体
关键部件：空隙率<0.5% 重要部件：空隙率<1.0%
耐热性、耐溶剂性、耐盐雾和耐天侯老化性能 复合材料中增强体完全被树脂涂敷包埋，因此，树
脂的特性决定了复合材料的耐环境性能。
(2)对增强材料具有较大的粘附力
聚合物在复合材料中的一项重要作用是作为粘合剂将 增强材料、各种填料粘合成一个整体，从而构成一种具有 崭新性能的新材料。这种粘合作用非常重要。 改善其力学性能 基体部分承载，向增强材料传递载荷 保护增强材料免受周围介质、外界环境的侵蚀和磨蚀
调节双键密度增加树脂韧性降低树脂结晶度提高与乙烯基类交联单体的溶解性饱和二元酸名称树脂特性熔点邻苯二甲酸酐苯酐与交联单体苯乙烯相容性好131四氢邻苯二甲酸酐表面发粘得到改善102己二酸韧性好152韧性好133间苯二甲酸强度韧性耐热性和耐腐蚀性好330对苯二甲酸拉伸强度高348内次甲基四氢邻苯二甲酸酐热稳定性和热变形温度高165六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸酐自熄性树脂2393二元醇作用
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
（10）不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯：1mol 交联剂：苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2，5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂：过氧化物或偶氮化合物，用量1~4% 促进剂：环烷酸钴 增粘剂：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2 触变剂：气相法白碳黑（SiO2），用量2~6% 常温固化系统：过氧化甲乙酮+环烷酸钴
(3) 具有良好的工艺
粘度是树脂工艺性能的重要指标。聚合物应有恰当的粘度和流动性， 使复合材料易于加工成型。 粘度过大不易浸渍增强纤维及填料 粘度过小，在成型时易于流失
高分子科学导论-----环氧树脂
以二元胺为固化剂的固化机理：
CH2 CH CH2 + H2N R NH2 + CH2 CH CH2 O O
CH2 CH CH2 N R N CH2 CH CH2 OH H H OH
2CH2 CH CH2 O
+
CH2 CH CH2 N R OH CH2 HO CH CH2
N CH2 CH CH2 CH2 OH CH OH CH2
环氧树脂AB胶
环氧树脂LED封装胶
环氧树脂
应用
环氧树脂防静电地坪
环氧树脂LED封装胶 7
市场前景
• • • 中国是全球最大也是最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）。专家预测，2012年 我国海洋涂料需8万t，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巨大的潜在市场。 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，也是亚洲最大的粉末 涂料生产国。我国政府已把粉末涂料和水性涂料确定为今 后优先发展品种，而水性环氧涂料又在水性涂料行业中占 重要地位。
⑵ 双酚A型环氧树脂预聚体的固化 环氧树脂预聚体本身是热塑性的线型大分子。 工业上合成的环氧树脂预聚体是淡黄色至青铜色的粘稠液体或 脆性固体,不能直接用作材料使用. 必须在使用时加入固化剂 , 在一定温度下使之交联固化生成体 型交联的高聚物,才具有使用价值。 ① 固化剂 环氧树脂预聚体的固化剂很多,主要有以下几类。 Lewis酸 Lewis酸中有BF3、AlCl3、SnCl4和ZnCl2等。 有机多元胺 有机多元胺中有乙二胺、己二胺、间苯二胺、伯胺、仲胺、叔 胺和多乙烯多胺（二乙烯三胺、三乙烯四胺等）。
第二章 基体材料——热固性树脂
Байду номын сангаас
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物复合材料的基本特征 概述——聚合物复合材料的基本特征
4. 耐腐蚀性能好 耐酸碱、 耐酸碱、耐盐水等 用于制备化工设备防腐管道 5. 减振性能好 铁和铸铁哪种材料的减振性能最好? 铁和铸铁哪种材料的减振性能最好
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物复合材料的基本特征 概述——聚合物复合材料的基本特征 6. 工艺性能好 7. 其它良好的性能 — 可设计性 — 良好的电绝缘性能 特殊的光学或电 良好的电绝缘性能, 磁学性能
第一次加热都会软化第二章基体材料22聚合物基体第二章基体材料22聚合物基体第二章基体材料基体树脂工艺性聚酯树脂好环氧树脂好酚醛树脂比较好双马树脂好聚酰亚胺较差力学性能耐热性韧性成型收缩率价格比较好80差中低优秀120180差好小中比较好?180差大低好230比较好中好260?316比较好高应用范围主要用玻璃纤维增强用于绝大部分的制品结构件如汽车船舶化工电子等pmc使用范围最广性能最好用于主承力结构或耐腐蚀制品如飞机宇航等多用于玻璃纤维增强发烟率低用于烧蚀材料如飞机内部装饰电器材料等具有良好的性能中等使用温度部分代替环氧树脂用于飞机结构材料具有最好的耐热性用于耐高温结构如卫星空间飞行器构件第二章基体材料2211不饱和聚酯树脂unsaturatedpolysterresinup不饱和聚酯树脂
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物基体材料的选用原则 概述——聚合物基体材料的选用原则
基本原则： 基本原则： 3 具有良好的工艺性能：容易操作，胶液具有 足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮藏期、 固化收缩小等。 4 5 低毒性、低刺激性。保证生产工人的安全。 来源方便、价格合理。
第二章 基体材料
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物复合材料的基本特征 概述——聚合物复合材料的基本特征
4. 耐腐蚀性能好 耐酸碱、 耐酸碱、耐盐水等 用于制备化工设备防腐管道 5. 减振性能好 铁和铸铁哪种材料的减振性能最好? 铁和铸铁哪种材料的减振性能最好
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物复合材料的基本特征 概述——聚合物复合材料的基本特征 6. 工艺性能好 7. 其它良好的性能 — 可设计性 — 良好的电绝缘性能 特殊的光学或电 良好的电绝缘性能, 磁学性能
第一次加热都会软化第二章基体材料22聚合物基体第二章基体材料22聚合物基体第二章基体材料基体树脂工艺性聚酯树脂好环氧树脂好酚醛树脂比较好双马树脂好聚酰亚胺较差力学性能耐热性韧性成型收缩率价格比较好80差中低优秀120180差好小中比较好?180差大低好230比较好中好260?316比较好高应用范围主要用玻璃纤维增强用于绝大部分的制品结构件如汽车船舶化工电子等pmc使用范围最广性能最好用于主承力结构或耐腐蚀制品如飞机宇航等多用于玻璃纤维增强发烟率低用于烧蚀材料如飞机内部装饰电器材料等具有良好的性能中等使用温度部分代替环氧树脂用于飞机结构材料具有最好的耐热性用于耐高温结构如卫星空间飞行器构件第二章基体材料2211不饱和聚酯树脂unsaturatedpolysterresinup不饱和聚酯树脂
第二章 基体材料
2.1 概述——聚合物基体材料的选用原则 概述——聚合物基体材料的选用原则
基本原则： 基本原则： 3 具有良好的工艺性能：容易操作，胶液具有 足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮藏期、 固化收缩小等。 4 5 低毒性、低刺激性。保证生产工人的安全。 来源方便、价格合理。
第二章 基体材料
聚合物基体2
? （4）固化方便：固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
? （5）化学稳定性：通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐 酸性和耐溶剂性，像固化环氧树脂体系的大部分性能一样，化学稳定性 是取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以 使其具有特殊的化学稳定性能。
? （6）电绝缘性能：固化后的环氧树脂体系在宽广的频率和温度范围内具 有良好的电绝缘性能。它们是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电 弧的优良绝缘材料。
? 第一节 概述 ? 第二节 聚合物基体基本知识 ? 第三节 热固性树脂基体
? 二、环氧树脂
? 环氧树脂是一类品种繁多、不断发展的合成树脂。它们的合 成起始于20世纪30年代，而于40年代后期开始工业化，至20 世纪70年代相继发展了许多新型的环氧树脂品种，近年品种、 产量逐年增长。由于环氧树脂及其固化体系具有一系列优异 的性能，可用于粘合剂、涂料、焊剂和纤维增强复合材料的 基体树脂等，因此，广泛应用于机械、电机、化工、航空航 天、船舶、汽车、建筑等工业部门。
? 双酚基丙烷型环氧树脂 环氧氯丙烷和双酚基丙烷（双酚A）在NaOH的 存在下进行聚合反应，可得到双酚丙烷型环氧树脂，其反应通式如下：
[n+1]
HO
CH3 C
CH3
CH2 CH CH3 O O
OH + [n+2]
CH3 C
CH2
CH
CH + [n+2] 2
O
Cl
CH2 CH CH2 O
CH3
OH
n
?
O
? （3）缩水甘油胺类： R R' NCH2CH CH2
?
O
? （4）线型脂肪族类：R CH CH R' CH CH 屒
? （5）化学稳定性：通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐 酸性和耐溶剂性，像固化环氧树脂体系的大部分性能一样，化学稳定性 是取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以 使其具有特殊的化学稳定性能。
? （6）电绝缘性能：固化后的环氧树脂体系在宽广的频率和温度范围内具 有良好的电绝缘性能。它们是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电 弧的优良绝缘材料。
? 第一节 概述 ? 第二节 聚合物基体基本知识 ? 第三节 热固性树脂基体
? 二、环氧树脂
? 环氧树脂是一类品种繁多、不断发展的合成树脂。它们的合 成起始于20世纪30年代，而于40年代后期开始工业化，至20 世纪70年代相继发展了许多新型的环氧树脂品种，近年品种、 产量逐年增长。由于环氧树脂及其固化体系具有一系列优异 的性能，可用于粘合剂、涂料、焊剂和纤维增强复合材料的 基体树脂等，因此，广泛应用于机械、电机、化工、航空航 天、船舶、汽车、建筑等工业部门。
? 双酚基丙烷型环氧树脂 环氧氯丙烷和双酚基丙烷（双酚A）在NaOH的 存在下进行聚合反应，可得到双酚丙烷型环氧树脂，其反应通式如下：
[n+1]
HO
CH3 C
CH3
CH2 CH CH3 O O
OH + [n+2]
CH3 C
CH2
CH
CH + [n+2] 2
O
Cl
CH2 CH CH2 O
CH3
OH
n
?
O
? （3）缩水甘油胺类： R R' NCH2CH CH2
?
O
? （4）线型脂肪族类：R CH CH R' CH CH 屒
先进复合材料Chap2-2
如何解决和改进？
缺点 环氧树脂复合材料吸湿量大，吸湿后玻璃化转变温度大幅
度下降，高温下的力学性能随之降低，导致工作温度下降。
对策
可在环氧树脂中引入含稠环的结构单元，提高耐热性 在多官能环氧树脂中增加憎水基团，降低吸湿能力
合成含氟的环氧树脂
用氧代替官能环氧树脂中的氮，提高对湿气的抗耐性 采用新的固化剂
(i) 不饱和聚酯树脂
简称为聚酯树脂。主要以顺丁烯二酸酐(Mleic anhydride)、 苯二酸酐(Phthalic anhydride) 、乙二醇(Glycol)等为主要成分。 最常见的聚酯树脂是正聚酯树脂(Ortho-resin)，其成分为苯 二酸酐、顺丁烯二酸酐和乙二醇。 此外，还有耐碱性较强的同分异构聚酯树脂(Iso-resin)，其 成分为异苯二酸、顺丁烯二酸酐和乙二醇。 添加其他高分子化合物或改变高分子结构，可获得许多种 类聚酯树脂。 聚酯树脂在玻璃纤维增强高分子复合材料中应用的较多。 聚酯树脂在固化时收缩较大，在产品设计时应考虑。
Advanced Composite Materials
中国海洋大学
材料科学与工程研究院
3. Matrices
在复合材料中，基体材料通过与增强材料界面间的粘接成为 一个整体，并以剪应力的形式向增强材料传递载荷，保护增 强材料免受外界环境的作用和物理损伤。 基体还像隔膜一样，使增强材料彼此分开。这样，对于纤维 增强复合材料来说，即使是个别纤维断裂，裂纹也不会迅速 地从一根纤维扩展到其它纤维。 另外，复合材料的拉伸(tension)、压缩(compression)、剪切 (shear)、耐热、耐腐蚀等性能都与基体材料有着密切的关系。 因此 ，研究和了解基体材料的组成、性能和作用是十分重要 的
第二章之不饱和聚酯讲解
不饱和聚酯+交联单体＝不饱和聚酯树脂。
上午5时35分
2/43
第二章 基体材料
第一节 不饱和聚酯树脂
酸值是表征树脂中含有的末反应的羧基量大小的性 能指标，常用每克树脂所消耗的KOH毫克数来表示，它 反映缩聚反应程度的大小，且与粘度有关。酸值小，反 应程度高，粘度高。随反应进行，分子链不断增长，终 端羧基量减少，酸值下降。
复合材料概论
1．物理性质
不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11-1.20左右，固化时体积收缩率 较大，固化树脂的一些物理性质如下。
①耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50-60℃， 一些耐热性好的树脂则可达120℃。
②力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强 度，见表2-1。
表２-１ 通用刚性不饱和树脂的力学性能
上午5时35分
邻苯二甲酸酐
12/43
化学化工学院高分子材料科学与工程系
复合材料概论
用其它的芳族二元酸可制得具有特殊性能的聚酯。 （a）用内次甲基四氢邻苯二甲酸酐可制得耐热聚酯。 （b）由四氢邻苯二甲酸酐可制得固化后表面发粘情况有所改善的
①不饱和二元酸 :生产中最常用的是顺丁烯二酸酐(简称顺酐)和反丁 烯二酸(简称反酸)。
顺丁烯二酸酐
上午5时35分
反丁烯二酸
11/43
第二章 基体材料
2.原料酸和醇对性能的影响
第一节 不饱和聚酯树脂
②饱和二元酸: 合成不饱和聚酯时，都加入饱和二元酸用来调 节双键的密度，增加树脂的韧性和柔顺性，并可改善它在乙烯 基单体中的相容性。
最常用的饱和二元酸是邻苯二甲酸酐(简称苯酐)和间苯二甲酸， 此外也可用对苯二甲酸、己二酸、癸二酸、四氢苯二甲酸酐、四溴 苯二甲酸酐、六氯内次甲基四氢苯二甲酸(HET酸)等。
上午5时35分
2/43
第二章 基体材料
第一节 不饱和聚酯树脂
酸值是表征树脂中含有的末反应的羧基量大小的性 能指标，常用每克树脂所消耗的KOH毫克数来表示，它 反映缩聚反应程度的大小，且与粘度有关。酸值小，反 应程度高，粘度高。随反应进行，分子链不断增长，终 端羧基量减少，酸值下降。
复合材料概论
1．物理性质
不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11-1.20左右，固化时体积收缩率 较大，固化树脂的一些物理性质如下。
①耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50-60℃， 一些耐热性好的树脂则可达120℃。
②力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强 度，见表2-1。
表２-１ 通用刚性不饱和树脂的力学性能
上午5时35分
邻苯二甲酸酐
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化学化工学院高分子材料科学与工程系
复合材料概论
用其它的芳族二元酸可制得具有特殊性能的聚酯。 （a）用内次甲基四氢邻苯二甲酸酐可制得耐热聚酯。 （b）由四氢邻苯二甲酸酐可制得固化后表面发粘情况有所改善的
①不饱和二元酸 :生产中最常用的是顺丁烯二酸酐(简称顺酐)和反丁 烯二酸(简称反酸)。
顺丁烯二酸酐
上午5时35分
反丁烯二酸
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第二章 基体材料
2.原料酸和醇对性能的影响
第一节 不饱和聚酯树脂
②饱和二元酸: 合成不饱和聚酯时，都加入饱和二元酸用来调 节双键的密度，增加树脂的韧性和柔顺性，并可改善它在乙烯 基单体中的相容性。
最常用的饱和二元酸是邻苯二甲酸酐(简称苯酐)和间苯二甲酸， 此外也可用对苯二甲酸、己二酸、癸二酸、四氢苯二甲酸酐、四溴 苯二甲酸酐、六氯内次甲基四氢苯二甲酸(HET酸)等。
环氧树脂课件
热变型温度和更好的耐热性能。氢化双酚A型环氧树脂的特点是树脂的黏度非常 低，但凝胶时间比双酚A型环氧树脂凝胶时间长两倍多，其固化物的最大特点是 耐候性好，可用于耐候性的防腐蚀涂料。酚醛环氧树脂主要包括苯酚线性酚醛环 氧树脂和邻甲酚线性酚醛环氧树脂，其特点是每分子的环氧官能度大于2，可使 涂料的交联密度大，固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐热性比双酚A型环氧 树脂好，但漆膜较脆，附着力稍低，且常常需要较高的固化温度，常用作集成电 路和电子电路、电子元器件的封装材料。溴化环氧树脂因分子中含有阻燃元素， 因此其阻燃性能高，可作为阻燃型环氧树脂使用，常用于印刷电路板、层压板等。 脂环族环氧树脂因为其环氧基直接连在脂环上，因此其固化物比缩水甘油型环氧 树脂固化物更稳定，表现在良好的热稳定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低， 缺点是固化物的韧性较差，这类树脂在涂料中应用较少，主要用作防紫外线老化 涂料。
① 缩水甘油醚类
CH2 CH CH2 OH
缩水甘油醚类环氧树脂是指分子中含缩水甘油醚的化合物，常见的主要有以
下几种：
双酚A型环氧树脂（简称DGEBA树脂）：是目前应用最广的环氧树脂，约占实
际使用的环氧树脂中的85%以上。
其化学结构式为：
O CH2 CH CH2 O
CH3
CH3
C
O CH2 CH CH2 O
O
O
CH2 CH CH2 O C
CH2 CH CH2 O C
O
O
③ 缩水甘油胺类 由多元胺与环氧氯丙烷反应而得，如：
R N CH2 CH CH2
R′
O
（2）非缩水甘油类环氧树脂 非缩水甘油类环氧树脂主要是用过醋酸等氧化剂与碳-碳双键反应而得。主要 是指脂肪族环氧树脂、环氧烯烃类和一些新型环氧树脂。 ① 脂环族环氧树脂
复合材料-聚合物基体
热固性基体： 其最大的优点：具有良好的工艺性。 （由于固化前，热固性树脂粘度很低，因而宜于在常温常压下浸渍纤 维，并在较低的温度和压力下固化成型；固化后具有良好的耐药品性 和抗蠕变性） 缺点：预浸料需低温冷藏且贮存期有限，成型周期长和材料韧性差。 热塑性基体： 其最重要优点：高断裂韧性(高断裂应变和高冲击强度) 此外，热塑性树脂基体复合村料，还具有预浸料不需冷藏且贮存期无 限、成型周期短、可再成型、易于修补、废品及边角料可再生利用等 优点。 缺点： 热塑性基体的熔体或溶液粘度很高，纤维浸渍困难，预浸料制备 及制品成型需要在高温高压下进行，
酚醛树脂（ phenolic resin ）随酚类和醛类配比用量不同和使用的催化 剂不同所得到的酚醛树脂分热固性和热塑性两大类。 热固性PF: 酚:醛< 1（有羟甲基，可自固化）
OH C H 2O H OH C H 2OH H2 C C H 2O H
+
C H 2O H
HO
OH
+
H 20
C H 2O H
热塑性基体的熔体或溶液粘度很高纤维浸渍困难预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行?????????聚合物基体分类不饱和聚酯树脂?热固性树脂酚醛树脂环氧树脂聚酰胺?热塑性树脂聚碳酸酯聚砜热固性树脂不饱和聚酯树脂?不饱和聚酯树脂unsaturatedpolyesterresin简称
聚合物基体
聚合物基复合材料
热固性树脂-小结
典型热固性树脂生产与性能比较
热塑性树脂
定义：指具有线型或支链型结构的有机高分子化合物。这类聚合物可 以反复受热软化(或熔化)，而冷却后变硬。 属于热塑性聚合物的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等
济南大学聚合物基体第二章 环氧树脂-2
（6）良好的加工性 环氧树脂配方组分的灵活性、加工工艺和制品的性能的 多样性是高分子材料中罕见的。 固化前的环氧树脂是热塑性的，低分子量呈液体，中、高 分子量呈固体，加热可降低树脂地粘度。在树脂的软化点以上， 环氧树脂和固化剂，其他助剂、填料有良好的混溶性。由于在 固化过程中没有低分子物质放出，可以在常压下成型，不要求 放气或变动压力，因此操作十分方便，不需要过分高的技术和 设备。
OH OH
ClCH2
H C
H2 C
OHH2O
OH-
O H2C CH2CH2OH
OH OH
O H2C CH2CH2OH
H2C CH CH2 OH OH OH
在无机酸中能起水解反应，高温下即使酸度很低也会起水解反应。
O H2C CH2CH2Cl
H
+
H2O
H2C
CH CH2Cl
OH OH
浓盐水也会引起环氧氯丙烷水解，但反应是可逆的
1. 环氧树脂具有的性能、特点：
1、形式多样 2、固化方便 可以适用各种应用对形式提 出的要求，其范围可从极低 选用不同的固化剂，可以在 的粘度到高熔点固体 0～ 180℃范围内固化。
含有极性羟基和醚键，对各种物质 具有很高的粘附力。 固化时收缩性可形成一种强韧的、 4、收缩性低 内应力较小的粘合键，使之具有 固化后具有优良的力学性能 5、力学性能 良好的尺寸稳定性 具有高介电性能、耐表面漏电、耐 6、电性能 电弧的优良绝缘材料 取决于所选用的树脂和固化剂，固化后 7、化学稳定性能 具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。 8、耐霉菌 可以在苛刻的热带条件下使用。
反复抽取上层 苯－树脂溶液 放去下层盐水
E－44环氧树脂制备－二步法
二酚基丙烷 环氧氯丙烷 催化剂 反应完毕。 减压回收 环氧氯丙烷 苯 升温脱水 反复水洗 脱苯 分去下层盐水 二步法的优点是： 1.反应时间短；操作稳定 由于在反应前阶段加入催化剂，使双酚A与环氧氯丙烷先形成 中间体，因此在加碱过程中稳定波动较小，不会急剧上升，易于控 制。加碱时间短，可以避免环氧氯丙烷大量水解。 2.质量好而且稳定，产率高
2环氧树脂
O
CH3
C
O CH2 CH CH2 O
n
CH3
OH
CH3
C
O CH2 CH CH2
CH3
O
目前有一步法和二步法两种工艺
2.1.2 环氧树脂的化学反应
环氧基有较强的反应活性
CH2 CH R O
（环内键角60度，正常键角109度）
R为推电子基团时，增加与亲电试 剂的反应； R为吸电子基团时相反
环氧树脂的稳定性
力学性能高：平均拉伸强度70MPa，最高达到130MPa 粘接性能优异：有极性基团，较高的内聚力，可作结构胶 稳定性好：耐化学介质、环境老化、耐热 配方设计灵活多样：不同强度、韧性、固化温度
提高温度，延长时间。 还要做个、或查个十二氟庚酯的红外图，对比。
2.1 环氧树脂的结构与合成
通用的环氧树脂为E型双酚A环氧树脂
O
特点：耐热性高、粘接性好 一般为固体
O CH2 CH CH2 O
2.2.1 缩水甘油醚环氧树脂
酚醛型缩水甘油醚
CH2 O
CH
CH2
O
CH2
CH2
O CH
CH2 O
CH
CH2
CH2
O
O
CH2 n
常用牌号为F-51、F-44 特点：耐热性好、绝缘性好、耐水耐腐蚀
脆性较大
n=1～3 高粘半固体 n=0时为双酚F
孟烷二胺（MDA)
CH3 NH2 C
CH3
异佛尔酮二胺(IPDA) NH2
CH3 NH2
CH3 CH3
CH2 NH2 CH3
氨乙基哌嗪(N-AEP) NH2 CH2 CH2 N NH
2.3.2 多胺类固化剂
CH3
C
O CH2 CH CH2 O
n
CH3
OH
CH3
C
O CH2 CH CH2
CH3
O
目前有一步法和二步法两种工艺
2.1.2 环氧树脂的化学反应
环氧基有较强的反应活性
CH2 CH R O
（环内键角60度，正常键角109度）
R为推电子基团时，增加与亲电试 剂的反应； R为吸电子基团时相反
环氧树脂的稳定性
力学性能高：平均拉伸强度70MPa，最高达到130MPa 粘接性能优异：有极性基团，较高的内聚力，可作结构胶 稳定性好：耐化学介质、环境老化、耐热 配方设计灵活多样：不同强度、韧性、固化温度
提高温度，延长时间。 还要做个、或查个十二氟庚酯的红外图，对比。
2.1 环氧树脂的结构与合成
通用的环氧树脂为E型双酚A环氧树脂
O
特点：耐热性高、粘接性好 一般为固体
O CH2 CH CH2 O
2.2.1 缩水甘油醚环氧树脂
酚醛型缩水甘油醚
CH2 O
CH
CH2
O
CH2
CH2
O CH
CH2 O
CH
CH2
CH2
O
O
CH2 n
常用牌号为F-51、F-44 特点：耐热性好、绝缘性好、耐水耐腐蚀
脆性较大
n=1～3 高粘半固体 n=0时为双酚F
孟烷二胺（MDA)
CH3 NH2 C
CH3
异佛尔酮二胺(IPDA) NH2
CH3 NH2
CH3 CH3
CH2 NH2 CH3
氨乙基哌嗪(N-AEP) NH2 CH2 CH2 N NH
2.3.2 多胺类固化剂
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（3）稳定性好 环氧树脂只要不含有酸、碱、盐等杂质，是不易变质的。 固化后的环氧树脂主链是醚键和苯环、三向交联结构致密， 因此它既耐酸、又耐碱及多种介质。性能优于酚醛树脂和聚酯 树脂。 （4）优良的电绝缘性 固化后的环氧树脂吸水率低。 （5）机械强度高 固化后的环氧树脂具有很强的内聚力，而分子结构致密，所以 它的机械强度相对地高于酚醛树脂和聚酯树脂。
类；4. 线型脂肪族类；5. 脂环族类
本节小结：
型号及命名方法：型号的第一部分取其主要组成物质拼
音的第一个字母，若相同则加取第二个字母。第二部分若有改
性物质，用拼音字母表示，未改性则加一标记“－”。第三部
分的阿拉伯数字表示该树脂环氧值的算术平均值的100倍。
§2.2 缩水甘油醚类环氧树脂
由含活泼氢的酚类和醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。 二酚基丙烷型环氧树脂 由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成 酚醛多环氧树脂 由二阶线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成。 此外，还有用乙二醇、丙三醇等醇类与环氧氯丙烷缩聚而得 的缩水甘油醚类环氧树脂。
（2）收缩率低 环氧树脂的固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合，因此固 化过程中不产生低分子物；环氧树脂本身具有仲羟基，再加上环 氧基固化时派生的部分残留羟基，它们的氢键缔合作用使分子排 列紧密，因此环氧树脂的固化收缩率是热固性树脂中最低的品种 之一，一般为1％～2％。如果选用适当的填料可使收缩率降至0.2 ％左右。 环氧树脂固化收缩率低这一特性使加工制品尺寸稳定。内应 力小，不易开裂。因此环氧树脂在浇铸成型加工中获得广泛的应 用。
1. 环氧树脂具有的性能、特点：
1、形式多样 2、固化方便 可以适用各种应用对形式提 出的要求，其范围可从极低 选用不同的固化剂，可以在 的粘度到高熔点固体 0～ 180℃范围内固化。
含有极性羟基和醚键，对各种物质 具有很高的粘附力。 固化时收缩性可形成一种强韧的、 4、收缩性低 内应力较小的粘合键，使之具有 固化后具有优良的力学性能 5、力学性能 良好的尺寸稳定性 具有高介电性能、耐表面漏电、耐 6、电性能 电弧的优良绝缘材料 取决于所选用的树脂和固化剂，固化后 7、化学稳定性能 具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。 8、耐霉菌 可以在苛刻的热带条件下使用。
E - 51
环氧树脂
该树脂环氧值为0.48～ 0.54mol/100g，则其算术 平均值为0.51，
பைடு நூலகம்
本节小结：
定义：有两个或两个以上环氧基团； 性能、特点： 1. 粘结强度高，粘结面广；2.收缩率低: 3.
稳定性好；4. 优良的电绝缘性 ；5. 机械强度高 ； 6.良好的加 工性。
分类：1. 缩水甘油醚类；2. 缩水甘油酯类 ；3. 缩水甘油胺
3. 环氧树脂的分类、型号及命名方法
1. 分类和代号（51页）
型号的第一位采用主要组成物质名称， 取其主要组成物质拼音的第一个字母， 若相同则加取第二个字母。若有改性 物质，用拼音字母表示，未改性则加 一标记“－”。
2. 型号
环氧树脂以一个或两个 拼音与阿拉伯数字作为 型号以表示类别及品种。 此例中二酚基丙烷为主 要组成物质
第二章 环氧树脂 (Epoxy Resin)
§2.1 引言
环氧树脂: 是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一
类有机高分子化合物。
结构特点：环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的
环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成 环结构。
环氧树脂的发展史：
1891年， 德国的Lindmann---对苯二酚和环氧氯丙烷反应生 成了树脂状产物。 1909年， 俄国化学家Prileschajew---过氧化苯甲醚和烯烃反 应可生成环氧化合物。 1934年， Schlack---胺类化合物使含有大于一个环氧基团的 化合物聚合制得了高分子聚合物。 1938年， 瑞士的Pierre castan及美国的Greenlee----双酚A和 环氧氯丙烷经缩聚发应能制得环氧树脂；用多元有机胺类或邻苯 二甲酸酐均可使树脂固化，并具有优良的粘结性。 1947年， 美国的DeVoe－Raynolds公司----环氧树脂工业化 生产。 20世纪50年代初期，在电气绝缘浇铸、防腐蚀涂料、金属的 粘结等应用领域有了突破，于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发 展起来了。
（6）良好的加工性 环氧树脂配方组分的灵活性、加工工艺和制品的性能的 多样性是高分子材料中罕见的。 固化前的环氧树脂是热塑性的，低分子量呈液体，中、高 分子量呈固体，加热可降低树脂地粘度。在树脂的软化点以上， 环氧树脂和固化剂，其他助剂、填料有良好的混溶性。由于在 固化过程中没有低分子物质放出，可以在常压下成型，不要求 放气或变动压力，因此操作十分方便，不需要过分高的技术和 设备。
2.缩水甘油酯类
R' R
H R C
N
CH2CH
CH2 O
4. 线型脂肪族类
H C O
H R' C O
H C
R''
5. 脂环族类 1～3类环氧树脂是由环氧氯丙烷与含有活泼氢原
子的化合物如酚类、醇类、有机羧酸类，胺类等 H H 缩聚而成。 C C R O O 4和5类环氧树脂是由带双键的烯烃用过氧乙酸或 C C H H 在低温下用过氧化氢进行环氧化而成。
3、粘附力强
环氧树脂的特性
（1）粘结强度高，粘结面广 环氧树脂的结构中具有羟基，醚键和活性极大的环氧基， 它们使环氧树脂的分子和相邻界面产生电磁吸附或化学键，尤 其是环氧基又能在固化剂作用下发生交联聚合反应生成三向网 状结构的大分子，分子本身有了一定的内聚力。 除了聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯不能用其直接粘结外， 对于绝大多数的金属和非金属都具有良好的粘结性，因此它有 万能胶的美称。它与许多非金属材料（玻璃、陶瓷、木材）的 粘结强度往往超过材料本身的强度，因此可用于许多受力结构 件中，是结构型胶粘剂主要组成之一。
2. 分类
根据分子结构，环氧树脂大体可分为五大类： 1. 缩水甘油醚类
H H2C C C O H2 O CH3 C CH3
R O
CH2 CH
CH2 O
H O C C C nO H2 H2 OH
CH3 C CH3
O O C C CH2 H2 H
2. 缩水甘油酯类
R CO O CH2CH
CH2 O
3. 缩水甘油胺类