环氧树脂

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环氧树脂(Epoxy),又稱作人工樹脂人造樹脂樹脂膠等,化学式。是一类非常重要的热固性塑膠,广泛用于黏著劑,涂料等用途。人造樹脂(Epoxy resins/Epoxy/Polyepoxide)是熱固性環氧化物聚合物。环氧树脂,也称为聚环氧化物,是一类含有环氧基团的反应性预聚物和聚合物。 环氧官能团也统称为环氧树脂。 [1] 环氧基团的 IUPAC 名称是环氧乙烷(oxirane)。

环氧树脂可以通过催化均聚与其自身反应,或与多种共反应物反应,包括多官能胺、酸(酐)、酚、醇和硫醇(mercaptan)。 这些共反应物通常称为硬化剂或固化剂,而交联反应通常称为固化。

大多數人造樹脂由環氧氯丙烷(epichlorohydrin,)和双酚A(酚甲烷,bisphenol-A,)產生化學反應而成。

结构编辑

基本结构编辑

环氧树脂得名于其结构上的环氧基。双酚A型环氧树脂是最常用的环氧树脂。

通过如同固化反应,环氧树脂可以形成三维交联高分子結構。

基于胺类固化剂的固化反应编辑

胺类固化剂可以打开环氧基。若所使用的胺类固化剂(常用的固化剂为双氰胺,DICY)有两个以上的功能团则可以生成交联結構。

主要胺类固化剂编辑

基于酐类固化剂的固化反应编辑

酐类固化剂在胺催化剂的作用下可以和环氧基反应。

酐类固化剂还可以在氢氧根的催化作用下和环氧基反应。

主要酐类固化剂编辑

其他固化反应编辑

苯酚也可以同环氧基反应。

其他类型环氧树脂编辑

性质编辑

化学性质编辑

环氧树脂固化过程为放热反应,当使用快速催化剂铸造大型零件时需要注意散热,防止温度上升过高达到小分子沸腾温度。燃燒時產生黃色火焰;有酚類的味道。

环氧树脂具有仲羟基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。

物理性质编辑

  • 密度:1.1~1.2公克/立方公分(與固化程度有關)

生產與應用编辑

工业生产编辑

环氧树脂在全世界的年产值大约150亿美元。环氧树脂在美国的主要生产厂家和品牌包括Hexion(原Shell Development Company)的Epon,陶氏化工的D.E.R牌和亨斯邁公司(Huntsman)先进材料业务部(原汽巴精化)的Araldite牌。

应用编辑

环氧树脂广泛用于:

  • 涂料及黏合剂
  • 模铸各种电子器件、集成电路封装材料和电路板
  • 制造工业零件制品等
  • 罐內層,尤其是酸性的食品或飲料,例如汽水
  • 土木建築結構物補強,可與碳纖維或玻璃纖維搭配使用成為具有極高抗拉強度的補強材料。
  • 用於作為人造石的生產。
  • 防水材料。

环境与安全编辑

环氧基会与人体内的多种基团反应,因此通常被认为是有毒或者致癌物质,在使用的时候应该避免皮肤接触。环氧树脂的固化剂大多也是有毒物质。

環氧氯丙烷( )易燃,含毒性和致癌物質。

双酚A(酚甲烷, )是內分泌干擾素(也就是擾亂生殖系統的化學物質)。

根據綠色和平組織(GreenPeace)於2006年4月發表的報告《我們的生殖健康和化學暴露》(Our reproductive health and chemical exposure),双酚A可影響男性生殖器官、導致早熟、母乳減少[2]

註釋编辑

  1. ^ May, Clayton. Epoxy Resins: Chemistry and Technology 2nd. CRC Press. 2018: 65. ISBN 978-1-351-44995-3. 
  2. ^ Fragile: Our reproductive health and chemical exposure (PDF). GreenPeace. 2006-05 [2016-01-25]. (原始内容存档 (PDF)于2016-02-01) (英语). 

外部連結编辑