環氧樹脂
環氧樹脂(英語:Epoxy resin),又稱作人工樹脂、人造樹脂、樹脂膠等,是分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的高分子化合物。它是非常重要的熱固性塑膠,廣泛用於黏著劑、塗料等用途。[1]環氧基團的 IUPAC 名稱是環氧乙烷(oxirane)。
環氧樹脂可以通過催化均聚與其自身反應,或與多種共反應物反應,包括多官能胺、酸(酐)、酚、醇和硫醇(mercaptan)。 這些共反應物通常稱為硬化劑或固化劑,而交聯反應通常稱為固化。
大多數人造樹脂由環氧氯丙烷(epichlorohydrin,)和雙酚A(酚甲烷,bisphenol-A,)產生化學反應而成。
結構 編輯
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。通過如同固化反應,環氧樹脂可以形成三維交聯高分子結構。
- 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結構。
- 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。
- 其他:苯酚也可以同環氧基反應。
性質 編輯
化學性質 編輯
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。燃燒時產生黃色火焰;有酚類的味道。
環氧樹脂具有仲羥基和環氧基,仲羥基可以與異氰酸酯反應。環氧樹脂作為多元醇直接加入聚氨酯膠黏劑含羥基的組分中,使用此方法只有羥基參加反應,環氧基未能反應。
用酸性樹脂的羧基,使環氧開環,再與聚氨酯膠黏劑中的異氰酸酯反應。還可以將環氧樹脂溶解於乙酸乙酯中,添加磷酸加溫反應,其加成物添加到聚氨酯膠黏劑中,可使膠的初黏、耐熱性以及水解穩定性等都得到提高。
物理性質 編輯
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- 密度:1.1~1.2公克/立方公分(與固化程度有關)
生產與應用 編輯
工業生產 編輯
環氧樹脂在全世界的年產值大約150億美元。環氧樹脂在美國的主要生產廠家和品牌包括Hexion(原Shell Development Company)的Epon,陶氏化工的D.E.R牌和亨斯邁公司(Huntsman)先進材料業務部(原汽巴精化)的Araldite牌。
應用 編輯
環氧樹脂廣泛用於:
環境與安全 編輯
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。
環氧氯丙烷( )易燃,含毒性和致癌物質。
雙酚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),雙酚A可影響男性生殖器官、導致早熟、母乳減少[2]。
註釋 編輯
- ^ May, Clayton. Epoxy Resins: Chemistry and Technology 2nd. CRC Press. 2018: 65. ISBN 978-1-351-44995-3.
- ^ Fragile: Our reproductive health and chemical exposure (PDF). GreenPeace. 2006-05 [2016-01-25]. (原始內容存檔 (PDF)於2016-02-01) (英語).
外部連結 編輯
- Epoxy.com網頁 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Dow Chemical環氧樹脂 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Macrogalleria環氧樹脂 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- 中國環氧樹脂網 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- 環氧樹脂翻模教學 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)