① 高分子复合材料具有哪些优良特点
优异的附着力:高分子渗透形成分子之间的作用力,使其与修复部件形成范德华力和氢键链接。
优异的机械性能:分析了机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求,在材料的合成过程中实现了各种数据的均衡性,并具有良好的机械加工性能和延展性能。
抗化学腐蚀性能:解决了大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀。
材料的安全性:100%固体,材料没有挥发性;无毒无害,可以和皮肤直接接触。
② 树脂基复合材料知识
纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。
在化学工业上的应用
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环氧乙烯基酯树脂在氯碱工业中,有着良好的应用。
氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一,目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时,玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展,造纸工业以木材为原料,造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等,对金属有极强的腐蚀作用,唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境,玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。
在金属表面处理工业中的应用,则成为环氧乙烯基酯树脂重要应用,金属表面处理厂所使用的酸,大多为盐酸、基本上用玻璃钢是没有问题的。环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域,是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成,每吨需用环氧树脂比例达50%,这类树脂既保留了环氧树脂基本性能,又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能,所以大量运用在化工防腐领域。
其在化工领域的防腐主要包括:化工管道、贮罐内衬层;电解槽;地坪;电除雾器及废气脱硫装置;海上平台井架;防腐模塑格栅;阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性、防腐蚀性和结构强度,树脂还不断进行改性,如酚醛、溴化、增韧等环氧乙烯基酯树脂等品种,大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。
树脂基复合材料作为一种复合材料,是由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料(树脂)和增强材料所组成的一种固体产物。树脂基复合材料具有如下的特点:
(1)各向异性(短切纤维复合材料等显各向同性);
(2)不均质(或结构组织质地的不连续性);
(3)呈粘弹性行为;
(4)纤维(或树脂)体积含量不同,材料的物理性能差异;
(5)影响质量因素多,材料性能多呈分散性。
树脂基复合材料的整体性能并不是其组分材料性能的简单叠加或者平均,这其中涉及到一个复合效应问题。复合效应实质上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。它表现为树脂基复合材料的性能在其组分材料基础上的线性和非线性的综合。复合效应有正有负,性能的提高总是人们所期望的,但有进材料在复合之后某些方面的性能出现抵消甚至降低的现象是不可避免的。
复合效应的表现形式多样,大致上可分为两种类型:混合效应和协同效应。
混合效应也称作平均效应,是组分材料性能取长补短共同作用的结果,它是组分材料性能比较稳定的总体反映,对局部的扰动反应并敏感。协同效应与混合效应相比,则是普遍存在的且形式多样,反映的是组分材料的各种原位特性。所谓原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能,单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。
树脂基复合材料的力学性能
力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能,而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性能,以保证产品的质量和使用寿命。
1、树脂基复合材料的刚度
树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。
由于制造工艺、随机因素的影响,在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性,残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外,纤维(粒子)的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。
对于树脂基复合材料的层合结构,基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形,使得刚度分析变得复杂。另一方面,也可以通过对单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)进行设计,进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计,以适应不同场合的应用要求。
2、树脂基复合材料的强度
材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响,均有街于具体深入研究。
树脂基复合材强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究,还不够成熟。
单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同,它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知:单向树脂基复合材料在轴向压缩下,碳纤维是剪切破坏的;凯芙拉(Kevlar)纤维的破坏模式是扭结;玻璃纤维一般是弯曲破坏。
单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表明,横向压缩强度是横向拉伸强度的4~7倍。横向拉伸的破坏模式是基体和界面破坏,也可能伴随有纤维横向拉裂;横向压缩的破坏是因基体破坏所致,大体沿45°斜面剪坏,有时伴随界面破坏和纤维压碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切所致,这些强度数值的估算都需依靠实验。
杂乱短纤维增强树脂基复合材料尽管不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度,但在横向拉、压性能方面要比单向树脂基复合材料好得多,在破坏机理方面具有自己的特点:编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料,但在疲劳、损伤、破坏的微观机理上要更加复杂。
树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中,单层表现出来的潜在强度与单独受力的强度不同,如0/90/0层合拉伸所得90°层的横向强度是其单层单独实验所得横向拉伸强度的2~3倍;面内剪切强度也是如此,这一现象称为层合效应。
树脂基复合材料强度问题的复杂性来自可能的各向异性和不规则的分布,诸如通常的环境效应,也来自上面提及的不同的破坏模式,而且同一材料在不同的条件和不同的环境下,断裂有可能按不同的方式进行。这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化,例如由于局部的薄弱点、空穴、应力集中引起的效应。除此之外,界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。
树脂基复合材料的物理性能
树脂基复合材料的物理性能主要有热学性质、电学性质、磁学性质、光学性质、摩擦性质等(见表)。对于一般的主要利用力学性质的非功能复合材料,要考虑在特定的使用条件下材料对环境的各种物理因素的响应,以及这种响应对复合材料的力学性能和综合使用性能的影响;而对于功能性复合材料,所注重的则是通过多种材料的复合而满足某些物理性能的要求。
树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。值得注意的是,为了某种理由而在复合体系中引入某一物质时,可能会对其它的性质产生劣化作用,需要针对实际情况对引入物质的性质、含量及其与基体的相互作用进行综合考虑。
树脂基复合材料的化学性能
大多数的树脂基复合材料处在大气环境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作为各种溶剂的贮槽,在空气、水及化学介质、光线、射线及微生物的作用下,其化学组成和结构及各种性能会发生各种变化。在许多情况下,温度、应力状态对这些化学反应有着重要的影响。特别是航空航天飞行器及其发动机构件在更为恶劣的环境下工作,要经受高温的作用和高热气流的冲刷,其化学稳定性是至关重要的。
作为树脂基复合材料的基体的聚合物,其化学分解可以按不同的方式进行,它既可通过与腐蚀性化学物质的作用而发生,又可间接通过产生应力作用而进行,这包括热降解、辐射降解、力学降解和生物降解。聚合物基体本身是有机物质,可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。所谓的应力腐蚀,是掼材料与某些有机溶剂作用在承受应力时产生过早的破坏,这样的应力可能是在使用过程中施加上去的,也可能是鉴于制造技术的某些局限性带来的。根据基体种类的不同,材料对各种化学物质的敏感程度不同,常见的玻璃纤维增强塑料耐强酸、盐、酯,但不耐碱。一般情况下,人们更注重的是水对材料性能的影响。水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降,水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性,对力学性能也有重要影响。不上胶的或仅只热处理过的玻璃纤维与环氧树脂或聚酯树脂组成的复合材料,其拉伸强度、剪切强度和弯曲强度都很明显地受沸水影响,使用偶联剂可明显地降低这种损失。水及各种化学物质的影响与温度、接触时间有关,也与应力的大小、基体的性质及增强材料的几何组织、性质和预处理有关,此外还与复合材料的表面的状态有关,纤维末端暴露的材料更易受到损害。
聚合物的热降解有多种模式和途径,其中可能几种模式同时进行。如可通过"拉链"式的解聚机理导致完全的聚合物链的断裂,同时产生挥发性的低分子物质。其它的方式包括聚合物链的不规则断裂产生较高分子量的产物或支链脱落,还有可能形成环状的分子链结构。填料的存在对聚合物的降解有影响,某些金属填料可通过催化作用加速降解,特别是在有氧存在的地方。树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关,通常加入阻燃剂减少着火的危险。某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭,这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后,因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生可带走热量而冷却烧焦的聚合物,进一步提高耐热性,同时赋予复合材料以优良的力学性能,如良好的坑震性。
许多聚合物因受紫外线辐射或其它高能辐射的作用而受到破坏,其机理是当光和射线的能量大于原子间的共价键能时,分子链发生断裂。铅填充的聚合物可用来防止高能辐射。紫外线辐射则一般受到更多的关注,经常使用的添加剂包括炭黑、氧化锌和二氧化钛,它们的作用是吸收或者反射紫外线辐射,有些无面填料可以和可见光一样传输紫外线,产生荧光。
力学降解是另一种降解机理,当应力的增加频率超过一个键通过平移所产生的响应能力时,就发生键的断裂,由此形成的自由基还可能对下一阶段的降解模式产生影响。硬质和脆性聚合物基体应变小,可进行有或者没有链断裂的脆性断裂,而较软但粘性高的聚合物基体大多是力学降解的。
树脂基复合材料的工艺特点
树脂基复合材料的成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。树脂基复合材料可用模具一次成型法来制造各种构件,从而减少了零部件的数量及接头等紧固件,并可节省原材料和工时;更为突出的是树脂基复合材料可以通过纤维种类和不同排布的设计,把潜在的性能集中到必要的方向上,使增强材料更为有效地发挥作用。通过调节复合材料各组分的成分、结构及排列方式,既可使构件在不同方向承受不同的作用力,还可以制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的树脂基复合材料和多功能制品,这些是传统材料所不具备的优点。树脂基复合材料在工艺方面也存在缺点,比如,相对而言,大部分树脂基复合材料制造工序较多,生产能力较低,有些工艺(如制造大中型制品的手糊工艺和喷射工艺)还存在劳动强度大、产品性能不稳定等缺点。
树脂基复合材料的工艺直接关系到材料的质量,是复合效应、"复合思想"能否体现出来的关键。原材料质量的控制、增强物质的表面处理和铺设的均匀性、成型的温度和压力、后处理及模具设计的合理性都影响最终产品的性能。在成型过程中,存在着一系列物理、化学和力学的问题,需要综合考虑。固化时在基体内部和界面上都可能产生空隙、裂纹、缺胶区和富胶区;热应力可使基体产生或多或少的微裂纹,在许多工艺环节中也都可造成纤维和纤维束的弯曲、扭曲和折断;有些体系若工艺条件选择不当可使基体与增强材料之间发生不良的化学反应;在固化后的加工过程中,还可进一步引起新的纤维断裂、界面脱粘和基体开裂等损伤。如何防止和减少缺陷和损伤,保证纤维、基体和界面发挥正常的功能是一个非常重要的问题。
树脂基复合材料的成型有许多不同工艺方法,连续纤维增强树脂基复合材料的材料成型一般与制品的成型同时完成,再辅以少量的切削加工和连接即成成品;随机分布短纤维和颗粒增强塑料可先制成各种形式的预混料,然后进行挤压、模塑成型。
组合复合效应
复合体系具有两种或两种以上的优越性能,称为组合复合效应贫下中农站这样的情况很多,许多的力学性能优异的树脂基复合材料同时具有其它的功能性,下面列举几个典型的例子。
1、光学性能与力学性能的组合复合
纤维增强塑料,如玻璃纤维增强聚酯复合材料,同时具有充分的透光性和足够的比强度,对于需要透光的建筑结构制品是很有用的。
2、电性能与力学性能的组合复合
玻璃纤维增强树脂基复合材料具有良好的力学性能,同时又是一种优良的电绝缘材料,用于制造各种仪表、电机与电器的绝缘零件,在高频作用下仍能保持良好的介电性能,又具有电磁波穿透性,适制作雷达天线罩。聚合物基体中引入炭黑、石墨、酞花菁络合物或金属粉等导电填料制成的复合材料具有导电性能,同时具有高分子材料的力学性能和其它特性。
3、热性能与力学性能的组合复合
①耐热性能
树脂基复合材料在某些场合的使用除力学性能外,往往需要同时具有好的耐热性能。
②耐烧蚀性能
航空航天飞行器的工作处于严酷的环境中,必须有防护材料进行保护;耐烧蚀材料靠材料本身的烧蚀带走热量而起到防护作用。玻璃纤维、石英纤维及碳纤维增强的酚醛树脂是成功的烧蚀材料。酚醛树脂遇到高温立即碳化形成耐热性高的碳原子骨架;玻璃纤维还可部分气化,在表面残留下几乎是纯的二氧化硅,它具有相当高的粘结性能。两方面的作用,使酚醛玻璃钢具有极高的耐烧蚀性能。
③ 环氧复合材料性能由什么决定
环氧树脂复合材料应用日趋广泛,人们对其性能十分关注。那么其性能到底由什么决定?专
环氧树属脂复合材料的原材料是环氧树脂胶液和增强材料(纤维及其织物),在复合材料的成型过程中环氧树脂胶液经过一系列物理的、化学的和物理化学的复杂变化过程,最终形成环氧树脂固化物(环氧树脂基体),并在基体与纤维之间形成了一层与基体及纤维的结构和性能不同的界面层。界面把纤维与基体结合成一个整体,从而充分发挥了原材料的潜在能力,使复合材料具有了单一组成材料所没有的性能,呈现出优异的复合效果。
在复合材料中纤维主要起承受拉伸载荷的作用,基体主要起传递载荷、均衡载荷和支持纤维的作用,一束纤维受拉时其中拉断了的纤维就不能再承担载荷。
复合材料的耐热性及耐老化性等主要取决于基体和界面的性能。这是因为纤维的上述性能都比基体及界面的相应性能高。复合材料的耐腐蚀性也主要取决于基体和界面的性能,因为首先接触腐蚀性介质的是基体和界面。复合材料的介电性能则取决于组成材料介电性能的复合效果。
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④ 环氧树脂与不饱和树脂的区别,谁的性能更好一点
环氧树脂和不饱和树脂多具有优越的耐腐性.不饱和树脂较环氧树脂施工要简单. 环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。不饱和树脂其耐温性也比较高.成本相对要低.具体的话,还是要看您的投资力度,每个产品多有他的优势与劣势.
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⑤ 环氧树脂和不饱和聚酯树脂哪个将来发展前景较好
给你看两篇文章
不饱和聚酯树脂产品发展至今大约有70多年的历史。在这么短的时期内,不饱和聚酯树脂产品无论从产量还是从技术水平方面均得到了飞速的发展,目前不饱和聚酯树脂产品已发展成为热固性树脂行业中最大的品种之一。
在不饱和聚酯树脂的发展过程中,从产品专利、商业杂志、技术书籍等方面的技术信息层出不穷。至今每年都有上百项发明专利是关于不饱和聚酯树脂的。由此可见,不饱和聚酯树脂制造和应用技术随着生产的发展也日益成熟,逐步形成了自己独特的完整的生产与应用理论的技术体系。
在过去的发展过程中,不饱和聚酯树脂对于一般用途来说,具有特殊意义的贡献。将来我们要向一些特殊用途的领域发展,同时还要使通用树脂低成本化。下面介绍几种比较有意义和发展前景的不饱和聚酯树脂类型。
1)低收缩树脂。这个树脂品种或许只是一个老话题,不饱和聚酯树脂在固化时伴随有较大的收缩,一般体积收缩率达6-10%。这种收缩会使材料严重变型甚至破裂,尤其是在模压成型工艺中(SMC、BMC)。为了克服这一缺点,通常采用热塑性树脂作低收缩添加剂。在这个领域的第一个专利是1934年杜邦公司,专利号为U.S.1,945,307。专利叙述了二元羧酸与乙烯基化合物的共聚合反应。很明显,在当时,这项专利开创了聚酯树脂低收缩技术的先河。此后,有很多人志力于共聚物体系的研究,这些共聚物体系当时被认为是塑料合金。1966年Marco的低收缩树脂被首次用于模塑成型中并用于工业化生产。其后塑料工业协会将这种产品称为"SMC",含义为片状模塑料,它的低收缩预混配合物"BMC"含义为团状模塑料。对于SMC板材,一般要求树脂成型后的部件具有良好的配合公差、柔韧性和A级光泽,要避免表面有微裂纹,这就要求配合的树脂要有较低的收缩率。
当然,其后又有很多专利对这项技术进行了改进和提高,对于低收缩作用的机理的认识也逐渐成熟,各种各样的低收缩剂或低轮廓添加剂品种应运而生。常用的低收缩添加剂有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
2)阻燃树脂。有时阻燃材料与药品救助具有同等的重要性,阻燃材料可以避免或减少灾难的发生。欧洲最近十年由于采用了阻燃剂,火灾致死人数降低了约20%。阻燃材料本身的安全性也是很重要的,在工业上,规范使用材料类型是缓慢的、艰难的过程,目前欧共体已经和正在对很多卤系及卤-磷系阻燃剂进行危害性评估,其中很多将于2004年-2006年间完成。
目前我国一般采用含氯或含溴的二元醇或二元酸卤素取代物作为原料来制得反应型阻燃树脂。卤素阻燃剂在燃烧时会产生大量烟雾并伴有刺激性很强的卤化氢生成。在燃烧过程产生的这一浓烟毒雾给人们造成极大的危害。据统计,火灾事故中80%以上的死亡原因是由此而造成的。用溴或氯系作为阻燃剂的另一不利条件是在其燃烧时还会产生腐蚀性和污染环境的气体,会导致对电器原件的破坏。采用无机阻燃剂如水合氧化铝、镁、硼、钼化合物等阻燃添加剂,虽有明显消烟作用,能制得低烟低毒阻燃树脂,但如果无机阻燃剂填料量过大,不但树脂粘度增大,不利于施工,同时树脂中加入大量添加型阻燃剂时,会影响树脂固化成型后的机械强度和电性能。
目前,国外很多专利报导了采用磷系阻燃剂生产低毒、低烟阻燃树脂的技术。磷系阻燃剂的阻燃效果相当大,燃烧时生成的偏磷酸可聚合成稳定的多聚态,形成保护层,覆盖在燃烧物表面,隔离氧气,促进树脂表面脱水碳化,形成碳化保护膜从而阻止燃烧。同时磷系阻燃剂还可与卤素阻燃剂配合使用,有非常明显的协同作用。
当然,将来阻燃树脂的研究方向是低烟、低毒、低成本。理想的树脂是无烟、低毒、低成本、不影响树脂固有的物理性能、不需加入添加材料,能够在树脂生产厂直接生产制造的阻燃树脂。
3)增韧树脂。与最初的不饱和聚酯树脂品种相比,现在的树脂韧性已经有了大幅度的提高。但随着不饱和聚酯树脂下游行业的发展,对不饱和树脂的性能提出了更多新的要求,尤其是韧性方面。不饱和树脂固化后的脆性,几乎成了限制不饱和树脂发展的重要问题。不论是从浇铸成型的工艺品产品还是模压成型或缠绕成型的产品,断裂延伸率成为考核树脂产品质量的重要指标。
目前国外一些厂商采用加入饱和树脂的方法来提高韧性。如添加饱和聚酯、丁苯橡胶和端羧基丁苯橡胶等,这种方法属于物理增韧法。还可采用向不饱和聚酯的主链中引入嵌段聚合物,例如不饱和聚酯树脂与环氧树脂和聚氨酯树脂形成的互穿网络结构,极大地提高了树脂的拉伸强度和冲击强,这种增韧方法属于化学增韧法。还可采用物理增韧与化学增韧相结合的方法如把活性较高的不饱和聚酯与活性较低的材料相混就能达到所需的柔韧性能。目前SMC板材由于其轻质、高强、耐腐蚀性、设计灵活性在汽车行业得到了广泛的应用,对于汽车而板、车后门、外面板等重要部位,要求有较好的韧性,例如汽车外护板可在稍受碰后有限度地向后弯曲并恢复原状。
提高树脂的韧性,往往会损失树脂的其它性能,如硬度、弯曲强度耐热性能以及在施工时的固化速度等。提高树脂的韧性又不损失树脂的其它固有性能成了不饱和聚酯树脂科研开发的重要课题。
4)低苯乙烯挥发树脂。在加工不饱和聚酯树脂的过程中,挥发性的有毒苯乙烯会对施工人员的健康产生很大的危害。同时苯乙烯散发到空气中,也会造成严重的空气污染。因此,很多国家的职能机关限制苯乙烯在生产车间空气中允许的浓度。例如在美国其允许PEL值(permissibleexposurelevel)是50ppm,而在瑞士,其PEL值为25ppm,这样低的含量是不太容易达到的。依靠强力的通风作用也很有限。同时,强力的通风还会导致苯乙烯从制品的表层散失以及大量苯乙烯挥发到空气中。因此寻找减少苯乙烯挥发的方法,从根源上来说,还是要在树脂生产厂完成这项工作。这就要求开发不污染或少污染空气的低苯乙烯挥发(LSE)树脂或无苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂。
减少挥发性单体含量,在近几年来一直是国外不饱和聚酯树脂行业开发的课题,目前采用的方法有很多种:1)加入低挥发抑制剂的方法。2)不含苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂配方有用二乙烯基体、乙烯基甲基苯、α-甲基苯乙烯来取代含苯乙烯单体的乙烯基单体3)低苯乙烯单体的不饱和聚酯树脂配方是并用上述单体与苯乙烯单体,比如使用邻苯二甲酸二烯丙酯、丙烯酸共聚物等高沸点乙烯基单体与苯乙烯单体其用4)另一种减少苯乙烯挥发的方法是把双环戊二烯及其衍生物等其它单元引入不饱和聚酯树脂骨架,实现低粘度化,最终使苯乙烯单体含量降低。
在寻求解决苯乙烯挥发问题的途径上,必须综合考虑树脂对现有的成型方法如表面喷涂、层压工艺、SMC成型工艺的适用性,工业化生产的原料成本问题,与树脂体系的相容性,树脂的反应活性、粘度,成型后树脂的机械性能等问题。在我国在限制苯乙烯挥发方面还没有明确立法,但随着人民生活水平的提高,人们对自身健康认识以及环保意识的提高,对于我们这样的不饱和消费大国,相关的立法是只是迟早的问题。
5)耐腐蚀树脂。不饱和聚酯树脂的一个较大的用途是其对有机溶剂、酸、碱、盐等化学品的耐腐蚀性。目前耐腐蚀树脂分为以下几类:1)邻苯型、2)间苯型、3)对苯型、4)双酚A型、5)乙烯基酯型,以及其它如二甲苯型、含卤素化合物型等,经过几十年来几代科学家的不断探索,对于树脂的腐蚀以及抗腐蚀机理已经研究的比较透彻了。
通过各种方法对树脂进行改性,如向不饱和聚酯树脂中引入难于耐腐蚀的分子骨架或采用不饱和聚酯与乙烯基酯及异氰酸酯形成互穿网络结构,对于提高树脂的耐腐蚀性是很有效的,加外采用酸树脂混配的方法制造的树脂也能达到较好的耐腐蚀效果。与环氧树脂相比,不饱和聚酯树脂的低成本、加工方便成为极大的优势,但不饱和聚酯树脂的耐腐蚀性尤其是耐碱性却远不如环氧树脂,很长一段时期来,尤其是在腐蚀严重的场合,不饱和聚酯树脂还不能取代环氧树脂。目前防腐蚀地坪的兴起,更是对不饱和聚酯树脂形成机遇与挑战。因此,开发专用耐腐蚀树脂具有广阔的前景。
6)胶衣树脂。胶衣在复合材料中起着重要的作用,它不仅起着对玻璃钢制品表面的装饰作用,而且起着耐磨、耐老化、耐化学腐蚀的作用。胶衣树脂的发展方向是研制低苯乙烯挥发、空气干燥性好、耐腐蚀性强的胶衣树脂。胶衣树脂中耐热水胶衣有很大的市场,玻璃钢材料如果长期浸入热水中,表面就会出现水泡,同时由于水逐渐浸透到复合材料内部而使得表面水泡逐渐膨胀,水泡不仅会影响胶衣的外观,而且会逐渐降低制品的各项强度性能。美国堪萨斯州厨房用具公司(CookCompositesandPolymersCo.)采用环氧树脂和缩水甘油醚封端的方法制造一种胶衣树脂,具有低粘度和优异的耐水性、和耐溶剂性。另外,该公司还采用经过聚醚多元醇改性和环氧树脂封端的树脂A(柔性树脂)与双环戊二烯(DCPD)改性的树脂B(刚性树脂)复配,这两种均具有耐水性能的树脂经过复配,除具的好的耐水性外,还具有好的韧性和强度,可作为胶衣树脂或胶衣树脂与普通树脂之间的隔离层树脂使用,可有效地阻止水或溶剂或其它低分子物质穿过胶衣层渗入到玻璃钢材料体系中,成为综合性能优异的耐水树脂。
7)光固化不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂的光固化特点是适用期长、固化速度快。不饱和聚酯树脂通过光固化可满足对苯乙烯挥发量限制的要求。由于光敏剂及光照装置的进步,为光固化树脂的发展打下基础。各种紫外光固化的不饱和聚酯树脂已研制成功并已大量投入生产。提高了材料性能、工艺性能以及表面耐磨性,同时采用这种工艺也提高了生产效率。
8)特殊性能的低价树脂。这种树脂包括发泡树脂与含水树脂――目前,木材能源的缺乏在世界范围内有一个上升的趋势。同样也缺乏从事木材加工业的熟练的操作工人,而这些工人的薪金也越来越高。这种条件下就为工程塑料进入木材市场创造了条件。不饱和发泡树脂和含水树脂作为人造木材在家具行业里将以其低成本、高强度的特性而得到发展。应用一开始将是缓慢的,以后随着加工技术的不断提高,这种应用必将得到迅速的发展。
不饱和聚酯树脂可以发泡,制成发泡树脂,可用作墙板、预成型的浴室隔板等。以不饱和聚酯树脂作为基体的泡沫塑料可的韧性、强度比发泡PS好;加工比泡沫PVC容易;成本比泡沫聚氨酯塑料低,添加阻燃剂等也可使其阻燃和耐老化。虽然树脂的应用技术已全面发展,但发泡不饱和聚酯树脂在家具中的应用还没有被重视,经过调查,一些树脂制造商对于开发这种新型的材料有很大的性趣。一些主要的问题(结皮、蜂窝结构、胶凝-成泡的时间关系、放热曲线控制)在工业化生产以前还没有完全解决。在没有得到答案前,这种树脂由于它的低成本只能应用于家具行业。一旦这些问题得到解决,这种树脂将会广泛地应用于泡沫阻燃材料等领域而不仅仅是利用其经济性。
含水不饱和聚酯树脂可分为水溶型和乳液型两种。国外早在60年代就开始就有这方面的专利和文献报导。含水树脂是将水作为不饱和聚酯树脂的一种填料在树脂凝胶前加入树脂中,含水量最高可达50%,这样的树脂称为WEP树脂。该树脂具有低成本、固化后质量轻、阻燃性好、低收缩率低等特点。我国对于含水树脂的开发和研究始于80年代,已经有很长一段时期,在应用方面,已见用于锚固剂。含水不饱和聚酯树脂是UPR的一个新品种。实验室的技术日趋成熟,但应用方面的工作研究较少,需要进一步解决的问题是乳液稳定性问题和固化成型过程中的一些问题以及客户的认可问题。一般一个万吨级不饱和聚酯树脂每年可产生约600吨废水,如果利用不饱和聚酯树脂生产过程中产生的缩水循环利用生产含水树脂,即降低了树脂成本又解决了生产环保问题。
9)采用新的原材料和新的工艺合成的高性能树脂。双环戊二烯改性不饱和聚酯树脂是最近几年在我国迅速发展的树脂品种。据江苏亚邦涂料公司和天津合材有限公司提供测试数据表明,DCPD改性树脂其浇铸体和玻璃钢性能的技术指标与普通邻苯型树脂不相上下。目前双环戊二烯树脂以其较低的价格和良好的性能迅速被市场所接受。各企业纷纷开发此类产品,产品技术逐渐成熟。其中天津合材树脂有限公司开发的"低温催化法合成双环戊二烯不饱和聚酯树脂"于2004年通过天津市科委的科技成果鉴定,并于2005年获得天津市优秀项目二等奖。
用回收的废聚对苯二甲酸乙二醇酯(PEF)或回收废对苯二甲酸(PTA)可生产不饱和聚酯树脂,既解决了环保问题,又降低了合成高性能树脂的成本,合成的树脂具有优异的韧性、弹性、和强度,一些性能甚至优于用间苯二甲酸制备的树脂,且成本可与邻苯二甲酸树脂相比。由于对苯型树脂在耐腐蚀、耐热性能方面优于邻苯型及间苯型树脂,也大大拓展该树脂在化工防腐领域中应用。我国天津合成材料厂(天津合材树脂有限公司)利用这项技术生产的199A树脂曾获天津市科技进步奖。江浙地区窨井盖用BMC树脂和广东地区缠绕树脂已部分采用了下脚对苯型树脂。下脚对苯型树脂产区在温州、富阳、武进、泉州、番禺等地有较大的市场。厦门汇大化工公司为综合利用厦门翔鹭石化公司的PTA下脚料,正在进行扩建成10万吨树脂生产能力进行配套。随着国家提出"循环经济"的发展方针,这两大类树脂会加速增产。
近几年,一些专利报导用双环戊二烯与废PET联合使用,作为生产不饱和聚酯树脂的原材料,可以产生优势互补的效果。即解决PET树脂与苯乙烯相溶性差的缺陷,又解决了双环戊二烯改性树脂韧性较差缺陷,还可进一步降低树脂成本。
2-甲基1,3-丙二醇(MPD)是近年来市场上常见的品种,它具有较高的沸点,具有两个羟基可快速缩合反应,由此制备的树脂具有较高的反应活性以及优异的机械性能和耐腐蚀性能。可以和对苯二甲酸配合使用,起到优势互补的作用,制造的树脂可用于强腐蚀环境如玻璃钢槽、罐等场合。
采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为合成树脂的原材料。GMA含有一个活性的环氧基团,可以与聚酯链中的羧基反应,起到封端的效果。这种树脂在分子链的端基产生一个甲基丙烯酰组份,可以与苯乙烯单体发生聚合反应,分子链中间是柔性链节,可使固化后的树脂具有很好的韧性和回弹性。
10)用于不饱和聚酯树脂辅料的开发。与不饱和聚酯树脂相关的辅料包括:各种催化剂、分散剂、消泡剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、促进剂、固化剂、色浆、胶衣、脱模剂、添加剂等材料。国内各种辅料的开发已比较完善,尤其是复合促进剂的开发,为树脂的快速固化提供了良好的条件。目前,国产的促进剂质量已有大幅度的提高,在固化速度、固化后对制品的色泽影响方面都优于进口材料。但国产固化剂的质量(主要是过氧化甲乙酮)却有所下降,存在着固化剂中低分子物过高、含水量过高等缺点,且固化剂生产厂时有爆炸现象发生,这主要是由于我国的固化剂生产技术还不过关,还需要进一步巩固和提高。其它辅料方面,高档助剂(如分散剂、消泡剂、抗氧剂等)仍以进口为主,我国专业研究和生产不饱和聚酯树脂相关助剂的厂家很少,说明我国的不饱和辅料技术还有一个很大的缺口。
总之,如果一种材料具有低成本,那么在工业上一定会找到它的用途和价值;如果一种材料具有满足市场所需求的性能,就一定会有生命力,而这些材料在制造过程中的一些技术问题,也终将会被攻克。很简单,例如如果能够制造出一种普通价位的阻燃树脂,我们将会看到市场上所有的树脂材料都将是阻燃的。
环氧树脂是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,其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征。这使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物,并由此特性成为先进复合材料中应用最广泛的树脂体系,可适用于多种成型工艺配制成不同配方,可调节粘度范围大;以适应于不同的生产工艺。近年来橡胶弹性体增韧、树脂合金化改性以及环氧树脂增韧改性新技术等增韧技术的日益成熟,环氧树脂得到了更好更广泛的应用。目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场,因此对环氧树脂市场的研究有着广泛的意义。
根据最新统计,我国2005年全年环氧树脂产量为44万吨、进口量为25万吨、出口量为6万吨、消费总量为63万吨,产量继续保持较大增长,进口量在总消费量中的比较进一步下降,消费量已趋于稳定合理。
纵观近年来国际环氧树脂市场,1993年,世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143.5万吨,1999年为159.5万吨,2002年为 186万吨,2005年为201万吨,预计2010年可达到250万吨左右。尤其是欧美、日本环氧树脂公司兼并及投资建设较为活跃。国际大鳄经过一系列重组整合,全球环氧树脂行业三甲已轮流坐庄,由20世纪末的Shell、DOW、Ciba-Geigy,变成Hexion、DOW、南亚。市场新三强生产能力分别达到38、36、30万吨/年!并且Hexion、DOW、南亚三甲目前在中国都设有生产基地,中国在数量上已成为全球环氧树脂最大生产国和重要消费国,但从消费结构以及企业个体角度来看,作为经济组织国内企业还有待做大做强。
一、产业历史 我国环氧树脂产业起步于 1958年,但是计划经济的束缚、加上文革的影响,使我国的发展步子明显慢于国外。上世纪80年代情况有所好转,年增长率达到了7%左右,但从总量上看每年计划安排的环氧树脂用量始终在万吨以下。90年代初,我国经济发展逐渐与国际市场、国际经济接轨,环氧树脂行业出现了众多外资企业、中外合资企业,加上大量乡镇企业、私营企业的进入,我国环氧树脂生产企业如雨后春笋,一下子由原来的几十家扩大到近200家,出现了多种经济成份相互竞争、共同发展的局面。但当时的单套装置规模均在5000吨/年以下,与国外相比差距甚远,工艺技术上同样具有很大距离。
经过上世纪90年代的大力发展,我国环氧树脂行业进入了又一个发展期。1998年环氧树脂消费量达到12万吨。技术引进在此过程中发挥了重要作用,使我国环氧树脂生产从技术水平到生产规模都有了一个很大的提高,他们生产的环氧树脂已经能够与进口货抗衡。在这一发展期间,我国环氧树脂行业出现了聚集发展的格局,龙头企业充分发挥了对整个行业的牵幅射作用,形成了我国环氧树脂的核心产业带;安徽黄山地区异军突起,他们独辟蹊径发展粉末涂料专用的固体树脂,凭借专业化的优势,构成了环氧树脂和环氧树脂粉末涂料联合生产基地;华南地区成为我国环氧树脂应用的一个高地,该地区凭借毗邻港的地域优势在大力发展电子工业的同时,带动了环氧树脂在电子领域的应用,是电子领域成为我国环氧树脂主要消费方向之一的重要推动力量。
进入21世纪,电子电气、交通运输、石油化工、建筑工程等与环氧树脂相关的行业发展尤其迅猛,经济建设对环氧树脂的需求量急剧增加。在这一“发展”的大背景,我国环氧树脂迎来了黄金发展阶段。生产和消费的平均增长达到30%左右,远远高于同期全球3%的增长水平,成为全球环氧树脂增长的主要拉动力量。主要的发展特点表现为以下几个方面。
二、产业特点
一是外资带动。美国以及台资等纷纷在大陆建厂生产,这些外资工厂具有相当生产规模,几乎占了目前中国大陆环氧树脂生产能力的一半。同时采用的工艺技术都是国际最先进的,使我国环氧树脂产业不仅生产能力大幅提升,而且技术素质有了飞跃,特别是从国外到国内的技术“领先”刺激,促使国内原有的环氧树脂企业奋发创新,从而实现了良好的整体带动战略。
二是行业内部通过结构调整,产业链与区域经济整体发展、同步提升,企业素质有了质的提高。规模化成为当前内资环氧树脂企业的最大特点,目前企业数量已从高峰时的200多家调整到100家左右,企业生产规模则有了极大提高,技术水平同样快速提高,而且其发展不再是孤立的而是具有带动或呼应整个产业链同步提升的能力,产生的聚集效应值得充分肯定,已经把我国环氧树脂产业水平推进到了一个新的高度。
三是技术创新能力大为提高,技术水平进入世界较先进行列。当今环氧树脂产业领域的竞争,除了人才、管理、资本等因素外更重要的是技术的比较,目前中国环氧树脂业随着资本结构的多元化,同时也成为中外各种先进工艺技术的比拼舞台,在这一决定竞争成败的竞技场上,中国本土的企业在依靠自有知识产权的同时不断推进技术进步,在竞争中逐步发展壮大。
四是整个行业呈现分工较为明确的格局。生产能力在2万吨/年左右的大型企业,无论内资、外资均以大宗的基础树脂为主,在这些领域没有规模就没有优势,小企业难以有所作为;内资企业的一些传统大厂也是新产品研发的中心,不断培育新的品种,不断形成新的大宗品种;而在粉末涂料重镇黄山,单一优势明显,产品大量出口;特种、专用产品和技术全面开花,一些小型企业“内精外王”,为业界瞩目。
五是环氧树脂应用领域迅速打开。应用的力度和深度是产品生产规模的基础,材料制造行业为应用行业提供先进的材料、满足其生产出更好产品的要求,而应用行业又反过来要求材料制造行业提供更加先进的材料、促进其不断发展。其中许多以前依赖进口的产品,实现了国内部分或全部替代。
六是信息化建设进展神速、与行业的现代化发展相辅相成。信息化促进产业化、产业化带动现代化已成该行业的真实写照,该行业先进企业大都有着信息化手段的有力支撑。通过ERP系统等全面的信息化建设,在流程上实现效率、在应用中实现了降耗的目标。
三、应用分析
目前我国环氧树脂应用主要领域有:电子信息,其中彩电、音响、电话机产量跃居世界第一,目前正在聚焦信息家电、移动计算、数字电视、无线局域网、汽车电子等领域的新兴市场,环氧树脂在其中的应用主要形式是敷铜板、塑封料、浇注料、包封料、贴片胶、模具胶等;交通设备,交通运输设备制造业中大量使用环氧电泳涂料、重防腐涂料、模具胶、工具胶等各类粘接剂、复合材料等;能源工业,环氧树脂在该行业中的应用主要是作为绝缘材料,应用形式主要有层压板、浇注料、塑封料、绝缘漆、粘接剂;汽车制造,高速发展的汽车产业将大力促使环氧树脂生产,目前每辆汽车平均需耗环氧树脂5公斤,随着我国汽车产业的腾飞,内需拉动下环氧树脂在该领域大有可为;建筑、水利行业,环氧树脂在该领域中的使用形式主要包括地坪、防腐涂料、其它建筑涂料、复合材料混凝土、环氧沥青、建筑补强和堵漏材料、大坝防腐材料等;石油石化,环氧树脂在石油石化的应用以防腐为核心,应用形式主要有海上石油平台、油罐、输油管道防腐材料。环氧树脂消费与经济发展存在着高度正相关联系,经济越发达、生活水平越高则环氧树脂消费量越高,目前发达国家人均消费环氧树脂水平达到1公斤/年左右。而我国人均消费环氧树脂 2000年仅0.1公斤,而2005年已达到0.3公斤,增长了2倍,由于我国人口基数的庞大因此在今后几年的产业震荡中行业规模的扩张还是非常可观的。
我国环氧树脂需求量的急速增加,引起国际业界高度关注。环氧树脂跨国公司几乎全部前来或正在前来我国投资兴建大型生产厂,国内企业也纷纷新建扩建环氧树脂装置。据公开披露的信息,目前拟新增环氧树脂生产能力达到55万吨/吨左右,加上现有生产能力40万吨/吨,预计2010年前后我国环氧树脂生产能力将达到 130万吨/吨,接近全球的一半,成为世界环氧树脂大国。我国环氧树脂事业目前正进入一个新的关键发展期。
四、市场建议
但我国环氧树脂产业如何实现大国梦,并进而成为强国,还有很多课题要解决。首先要走专和特的道路。我国环氧树脂市场大,国产环氧树脂市场占有率一直持续上升并逐渐占据优势,同时开始走向国际市场,成绩可喜;但是进一步扩大优势就要从环氧树脂市场面大量广、用户产品更新换代快、工艺技术进步迅速这个特点出发,根据应用行业发展特点大力发展特种或专用环氧树脂,学习黄山的产业结构,中小企业力争单一优势,以专以特作市场。
其次积极瞄准国外高档产品进行攻关,早日实现替代。我国短缺的、需要依赖进口的环氧树脂产品,价格都相当高甚至高得离谱,这些产品开发难度大、成本高,有些目前需求不大,但决不能因此放弃发展,有条件的厂应积极组织开发。一来可以为下游行业压缩过高成本,二来可以为自身赢得未来的市场。
再次,要开发绿色产品,实现清洁生产。环氧树脂废水的治理是环氧树脂行业的一大难题,这主要是由于环氧废水中含有大量老化树脂和较高浓度的碱盐,采用传统的废水治理方法难以奏效。尤其电气、电子、建材方面对环保产品的要求呼声很高,目前大量使用非环保的溴化环氧树脂的覆铜板、阻燃电器浇注料已受到一定的限制,发展非卤化阻燃环氧树脂要立即行动。环保水溶性环氧树脂、无溶剂型环氧树脂、高固体份环氧树脂目前产量还很低、品种也不多,要大力推动发展。
最后,必须加快发展原料、辅料的配套发展。目前我国双酚A、环氧氯丙烷、固化剂的生产远远跟不上环氧光固化涂料用环氧树脂的研究。
你对比下吧,其实不管是哪个行业,只要是你去研究了你会发现他们都是海有很多空间去开发的,我就是研究环氧树脂的
⑥ 环氧 树脂的用途
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。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、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
一、应用特性
1、 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对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
2、 固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。
3、 粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。
4、 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。
5、 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
6、 电性能。固化后的环氧树脂体系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。
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。
8、 尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。
9、 耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。
二、类型分类
根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类:
1、 缩水甘油醚类环氧树脂
2、 缩水甘油酯类环氧树脂
3、 缩水甘油胺类环氧树脂
4、 线型脂肪族类环氧树脂
5、 脂环族类环氧树脂
复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。
1、 缩水甘油醚类环氧树脂
缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。
(1)二酚基丙烷型环氧树脂 二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。
工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多数的分子是含有两个环氧基端的线型结构。少数分子可能支化,极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。 工业上作为树脂的控制指标如下:
①环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是:含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。
②无机氯含量。树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化,同时也影响固化树脂的电性能,因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。
③有机氯含量。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地降低,否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。
④挥发分。
⑤粘度或软化点。
(2)酚醛多环氧树脂 酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂,它与二酚基丙烷型环氧树脂相比,在线型分子中含有两个以上的环氧基,因此固化后产物的交联密度大,具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。
(3)其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂 这类树脂中具有实用性的代表有:间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂,这些多官能缩水甘油醚树脂固化后具有高的热变形温度和刚性,可单独
或者与通用E型树脂共混,供作高性能复合材料(ACM)、印刷线路板等基体材料。
(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。
2、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。
(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。
(4)脂肪族环氧树脂 这类环氧树脂分子结构里不仅无苯核,也无脂环结构。仅有脂肪链,环氧基与脂肪链相连。环氧化聚丁二烯树脂固化后的强度、韧性、粘接性、耐正负温度性能都良好。
凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。
⑦ 我要一份全面介绍环氧树脂的资料
先给你些基本介绍入门,再需要什么资料再找我,把需要的资料名写上,再留下邮箱。
环氧树脂的性能及应用特点
环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基,以及轻基、醚键等活性基团和极性基团,因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较,环氧树脂的种类和牌号最多,性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多,再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等,可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。
1、环氧树脂及其固化物的性能特点 (1)力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 (2)粘接性能优异。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能,因此它的粘接性能特别强,可用作结构胶。 (3)固化收缩率小。一般为1%~2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%~10%;不饱和聚酯树脂为4%~6%;有机硅树脂为4%~8%)。线胀系数也很小,一般为6×10-5/℃。所以其产品尺寸稳定,内应力小,不易开裂。 (4)工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物,所以可低压成型或接触压成型。配方设计的灵活性很大,可设计出适合各种工艺性要求的配方。 (5)电性能好。是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。 (6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温),其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。 (7)环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。 (8)在热卧性树脂中,环氧树脂及其固化物的综合性能最好。
2、环氧树脂的应用特点 (1)具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求,设计出针对性很强的最佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个最佳配方都有一定的适用范围(条件),不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“万能”的最佳配方。必须根据不同的条件,设计出不同的最佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同,所以环氧树脂的固化历程,即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出最佳材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的关键,也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料,就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。因此,就必须深入了解和掌握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手,运用自如,取得最佳方案,生产和开发出性能最佳、成本最低的环氧材料和制品。 (2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化,能在潮湿表面甚至在水中固化,能快速固化、也能缓慢固化,所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型,因此可降低对成型设备和模具的要求,减少投资,降低成本。 (3)在三大通用型热固性树脂中,环氧树脂的价格偏高,从而在应用上受到一定的影响。但是,由于它的性能优异,所以主要用于对使用性能要求高的场合,尤其是对综合性能要求高的领域。
⑧ 环氧树脂的优缺点是什么
环氧树脂可用于涂料、胶粘、电子电器
环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的回一类聚合物的答总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。
由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。
(8)环氧树脂复合材料高水平文章扩展阅读:
环氧树脂的分类:
1、按其主要组成 分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂;
2、按其专业用途 分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等;
3、按其施工条件 分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶;
4、按其包装形态 可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等;
还有其他的分法,如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。
⑨ 环氧树脂基复合材料现实中有哪些具体应用
环氧树脂基复合材料现实中有哪些具体应用
环氧乙烯基酯树脂在氯碱工业中,有着良好的应用。
氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一,目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时,玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展,造纸工业以木材为原料,造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等,对金属有极强的腐蚀作用,唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境,玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。
在金属表面处理工业中的应用,则成为环氧乙烯基酯树脂重要应用,金属表面处理厂所使用的酸,大多为盐酸、基本上用玻璃钢是没有问题的。环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域,是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成,每吨需用环氧树脂比例达50%,这类树脂既保留了环氧树脂基本性能,又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能,所以大量运用在化工防腐领域。
其在化工领域的防腐主要包括:化工管道、贮罐内衬层;电解槽;地坪;电除雾器及废气脱硫装置;海上平台井架;防腐模塑格栅;阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性、防腐蚀性和结构强度,树脂还不断进行改性,如酚醛、溴化、增韧等环氧乙烯基酯树脂等品种,大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。