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

  • 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:

  • 塗料及黏合劑
  • 模鑄各種電子器件、集成電路封裝材料和電路板
  • 製造工業零件製品等
  • 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。

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

  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]. (原始內容存檔 (PDF)於2016-02-01) (英語). 

外部連結 編輯