环氧树脂是指1个分子结构中至少含有2个环氧基（  一、环氧树脂的分类 环氧树脂的种类很多，且在不断地增加。对于环氧树脂的分类型号及命名，我国早已有了国家标准（GB/T 1630—1989），其分类与代号见表2-1。 关于环氧树脂的型号规定如下。 ①环氧树脂是以1个或2个汉语拼音字母与2位阿拉伯数字作为型号，表示类别及品种。 ②型号的第一位采用主要物质组成名称，取其主要组成物质汉语拼音的第1个字母，若遇相同则取第2个字母，以此类推。 ③第二位是组成中若有改性物质，则也用汉语拼音字母表示。若未改性则标记“_”。 ④第三位和第四位是标志出该产品的主要性能环氧值的算术平均值。 示例：某牌号环氧树脂以二酚基丙烷为主要组成物质，其环氧值为0.48～0.54mol/100g，则其算术平均值为0.51，该环氧树脂的全称为“E-51环氧树脂”。 二、环氧树脂的性能指标 环氧树脂的性能指标包括外观、环氧值与环氧当量、羟基值、氯含量、软化点、黏度、挥发物、热变形温度、平均相对分子质量及其分布等，这些指标将直接影响工艺性能和固化物的物理力学性能。 （1）外观与色泽 随相对分子质量的变化而改变其外观状态，从低黏液体变为半固态直至固体，为便于固体环氧树脂溶解还做成薄片状。环氧树脂无论相对分子质量大小都是透明的，因制造工艺不同而呈五色或淡黄色。 （2）环氧当量与环氧值 环氧当量（EEW）表示每一个环氧基团相当的环氧树脂的质量，或者说是含1mol环氧基的环氧树脂的质量（g），即 环氧值表示100g环氧树脂中含有环氧基的物质的量（mol），即 环氧值愈大，相对分子质量愈小，黏度愈低。美国、欧洲、日本等国常用环氧当量，而中国习惯用环氧值。环氧值（或环氧当量）是环氧树脂的重要质量指标，它决定着固化剂用量的多少和固化产物的性能。 环氧基质量分数（环氧基含量）是指每100g环氧树脂中含有环氧基的质量（g），单位为%，在俄罗斯和东欧各国惯用。环氧基（ 环氧基质量分数=环氧基相对分子质量×环氧值 环氧当量、环氧值和环氧基质量分数三者之间的关系为： 环氧当量=100/环氧值=43/环氧基质量分数 （3）羟值与羟基当量 羟值表示100g环氧树脂中所含羟基的摩尔数，羟基当量则表示含有1mol羟基的环氧树脂的质量。它们之间的关系为：羟值=100/羟基当量。 羟值也是决定固化剂用量的一个指标。 （4）氯含量 表示100g环氧树脂中含有氯的摩尔数，国外常用质量分数（%）表示。氯在环氧树脂中以无机氯和有机氯的形式存在，其中有机氯又分为可水解氯（活性氯、易皂解氯）和不可水解氯（非活性氯）。氯含量影响环氧树脂固化物的电气性能和耐水性，无机氯的影响更为显著。 （5）黏度 环氧树脂的黏度是与使用工艺有关的一项重要指标，黏度的大小随温度不同而改变。液态双酚A环氧树脂的黏度和固态双酚A环氧树脂的溶液黏度都随平均相对分子质量的增加而增大，且随相对分子质量分布的减小而降低。 （6）软化点 固体环氧树脂变软或发黏的温度称为软化点，一般随环氧树脂的相对分子质量的增加而升高。因环氧树脂是聚合度不同的低聚物，故没有明确的熔点，只有熔融的温度范围，因而称为软化点。 （7）挥发分 环氧树脂制造过程所用溶剂、水分的残留或少量小分子环氧化物的生成，都会使树脂有一定量的挥发分，对胶黏剂性能十分不利，能造成粘接制品起泡或气子乙等弊端。挥发分常用质量百分数表示。 （8）平均相对分子质量及其分布 由于环氧树脂是不同聚合度的同系分子的混合物，故相对分子质量大小具有统计性，为平均值，且有分散性，存在分布问题。环氧树脂平均相对分子质量大小和分布的宽窄，都对其性能有很大的影响。例如相对分子质量低的环氧树脂能溶于脂肪族和芳香族溶剂，而相对分子质量高的环氧树脂只能溶于酮类和酯类等强溶剂。又如平均相对分子质量相同而相对分子质量分布较窄的环氧树脂，其软化点就高，反之亦然。对于未支化端基为环氧基的双酚A型环氧树脂，其平均相对分子质量约为环氧当量的2倍。 三、环氧树脂的品种 （一）双酚A型环氧树脂 双酚A型环氧树脂又称双酚A二缩水甘油醚（DGEBA），中国定名为E型环氧树脂，由双酚A（BPA或DPP）与环氧氯丙烷（ECH）在氢氧化钠催化下缩聚反应而得，实际上是不同相对分子质量的混合物，其通式如下： 目前所用的环氧树脂有85%以上属于双酚A型环氧树脂。表2-2列出了E型环氧树脂的品种及性能。与国外同类产品牌对照列于表2-3。 （二）双酚F型环氧树脂 双酚F型环氧树脂是由双酚F（BPF）与环氧氯丙烷在氢氧化钠作用下进行缩聚反应制得的液态双酚F二缩水甘油醚（DGEBF），结构式为： 无色或淡黄色液体，环氧当量160～180g/mol，环氧值0.56～0.63mol/100g。其特点是黏度低，双酚A型环氧树脂黏度为（25℃)5000～25000mPa·s，而低相对分子质量的DGEBF黏度2000～5000mPa·s。使用时可不加或少加稀释剂，因此在日本被称为“无公害或少公害的树脂”。其固化物性能与双酚A型环氧树脂大体相同，只是热变形温度（HDT）稍低，但耐冲击性、耐腐蚀性都优于双酚A型环氧树脂。也可合成出固体双酚F型环氧树脂。工业级双酚F环氧树脂可能含有少量支链结构。 国产牌号有CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170（台湾南亚）、6445、6458等。 国外牌号有D.E.R.354LV,D.E.R.354（Dow Chem公司），YDF-170、YDF-1755、YDF-2001、YDF-2004、YDF-8170（日本东都化成公司），EP-4901、EP-4901E、EP-4930、EP-4950（日本旭电化公司），XU-GY281、XB-3337（Ciba-Geigy），Epikote 235、862、1750（Shell），Epiclon 830、830S、830LVP、835LV（大日本油墨），RE-303S、RE-404S（日本化药），807、806、1750、YL983U（日本油化）。 （三）双酚S型环氧树脂 双酚S型环氧树脂又称双酚S二缩水甘油醚（DGEBS）由双酚S（BPS）与环氧氯丙烷在碱性条件下反应制得，结构式为： 由于引入了—SO2—极性基团，比双酚A型环氧树脂有更好的粘接性能、热稳定性、韧性和较好的化学稳定性。双酚S型环氧树脂耐热性好，热变形温度比双酚A型环氧树脂提高60～70℃。固化物的玻璃化温度高，DGEBS/苯酐体系完全固化后的Tg为117℃，而DGEBA/苯酐体系的Tg为82℃。DGEBS比DGEBA的热裂解开始温度和终止温度都高出50℃。在DGEBA中即使加入1份DGEBS也会使Tg升高10℃。DGEBS热稳定性好，260℃/200h失重小于5%；200℃/2000h失重小于2%。双酚S型环氧树脂加入固化剂后，其凝胶和固化速度较快，固化物尺寸稳定，耐溶剂性好。比双酚A环氧树脂有更高的弯曲强度、压缩强度和热稳定性。 双酚S型环氧树脂产品有低相对分子质量和高相对分子质量两种，低相对分子质量DGEBS为白色或淡黄色结晶粉末，环氧当量185～195g/mol，软化点165～168℃，国外牌号185S（美国康普顿）。高相对分子质量DGEBS为淡黄色无定形固体，环氧当量300g/mol，软化点91～94℃，国外牌号有300SS（美国康普顿）。 （四）氢化双酚A型环氧树脂 氢化双酚A型环氧树脂又称双酚H型缩水甘油醚，由双酚A加氢得到的氢化双酚A（HBPA）与环氧氯丙烷（ECH）在碱性催化下缩合反应制成，结构式为： 液态产品为淡黄色透明液体，环氧值0.40～0.45mol/100g。其特点是黏度（25℃）低（1000～4000mpa·s），与双酚F环氧树脂相当，但凝胶时间长，约为双酚A型环氧树脂的2倍多。氢化双酚A环氧树脂固化物的耐候性优异，耐电弧性、耐漏电痕迹性很好，特别适宜配制耐久性户外用环氧胶黏剂。HBPA环氧树脂与固化剂、增韧剂等组成的固化物，经1000h日光老化后，拉伸强度由54.2MPa下降为47.0MPa，变化率仅13.3%。 国产牌号有AL-3040（烟台奥利福），NPST-1000、NPST-5100（台湾南亚），JET-300、JET-300S、JET-3000（常熟佳发），LZY-40（上海理亿）等。 国外牌号有Epon X1510（Resolution），ST-1000、ST-3000、ST-5080（软化点78～88℃）、5100（软化点95～105℃）（东都化成），ADK EP-4080、EP-4081、EP-4085（旭电化），HBPA（新日本化学），VE2025（德国）等。 （五）羟甲基双酚A型环氧树脂 羟甲基双酚A型环氧树脂又称羟甲基环氧树脂，化学名称为邻羟甲基双酚A型二缩水甘油醚，由羟甲基双酚A与环氧氯丙烷在碱性催化剂存在下反应制得，反应式为： 淡黄色透明液体，环氧值0.42～0.49mol/100g，黏度（25℃）25000～60000mPa·s。羟甲基环氧树脂活性大，而二羟甲基双酚A型二缩水甘油醚活性更大，是双酚A型环氧树脂的20倍，能室温快速固化或负温（-10～-5℃）下固化。羟甲基环氧树脂以二乙烯三胺为固化剂，其固化速度比双酚A型环氧树脂快10倍，固化产物马丁耐热135℃。国产牌号有712、EL-50、CEQ-45。国外牌号有美国的Apogen101。 |
