环氧树脂的一般概念-类型-合成-活性-反应
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危险化学品安全技术特性(环氧树脂)危险化学品安全技术特性(环氧树脂)第一部分化学品及企业标识中文名:环氧树脂英文名:Epoxy resin分子式:分子量:350.8CAS号:24969-06-0危险性类别:第3.2类中闪点易燃液体第二部分主要组成与性状主要成分:外观与性状:环氧树脂是两端含有环氧基团的一类聚合物的总称。
根据分子结构和分子量大小的不同,其物态可从无臭、无味、黄色透明液体至固态。
主要用途:用作金属涂料、金属粘合剂、玻璃纤维增强结构材料、防腐材料、金属加工用模具等,在电器工业中用作绝缘材料。
第三部分健康危害侵入途径:吸入食入经皮吸收健康危害:接触本品主要危害为过敏而出现皮肤疾病。
皮炎有时伴有眼睛和上呼吸道的刺激,制备和使用环氧树脂的工人,可有头痛、恶心、食欲不振、眼灼痛、眼睑水肿,上呼吸道刺激,皮肤病症等。
第四部分急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水及清水彻底冲洗。
眼睛接触:立即翻开上下眼睑,立即用流动清水彻底冲洗。
就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。
就医。
食入:误服者给饮足量温水,催吐,就医。
第五部分燃爆特性与消防燃烧性:可燃建规火险分级:闪点(℃):无资料自燃温度(℃):引燃温度(℃):490(粉云)爆炸下限(V%):爆炸上限(V%):无资料危险特性:受高热分解放出有毒的气体。
粉体与空气可形成爆炸性混合物,当达到一定的浓度时,遇火星会发生爆炸。
灭火方法:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。
第六部分泄漏应急处理泄漏处置:切断火源。
戴好防毒面具和手套。
如是固体,收集回收。
如是液体,在确保安全情况下堵漏。
用干燥的砂土或类似物质吸收,然后在专用废弃场所深层掩埋。
如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。
第七部分储运注意事项储运注意事项:储存于阴凉、通风仓间内。
远离火种、热源。
防止阳光直射。
包装必须密封,切勿受潮。
应与氧化剂分开存放。
搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。
第八部分防护措施接触限值:中国MAC:未制订标准前苏联MAC:0.1-1mg/m3不等美国TLV-TWA:未制订标准美国TLV-STEL:未制订标准工程控制:密闭操作。
环氧树脂百科名片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。
简介英文术语:epoxy Resin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。
我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究,并以很快的速度投入了工业生产,至今已在全国各地蓬勃发展,除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外,也生产各种类型的新型环氧树脂,以满足国防建设及国家经济各部门的急需。
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。
类型1、活性氢化物与环氧氯丙烷反应;2、以过氧化氢或过酸(例过醋酸)将双键进行液相氧化;3、双键化合物的空气氧化;4、其它。
由于它的性能并不是十分完美的,同时应用环氧树脂的对象也不是千遍一律的,根据使用的对象不同,对环氧树脂的性能也有所要求,例如有的要求低温快干,有的要求绝缘性能优良。
因而要有的放矢对环氧树脂加以改性。
改性的方法1、选择固化剂;2、添加反应性稀释剂;3、添加填充剂;4、添加别种热固性或热塑性树脂;5、改良环氧树脂本身。
环氧树脂的合成化学、反应机理、影响因素、化学分析一、环氧树脂的合成概述1、低分子量环氧树脂(软环氧树脂)将软化点低于50℃(n<2)的环氧树脂称为软环氧树脂,采用两步加减法进行制备。
2、中分子量环氧树脂将软化点在50℃-95℃之间(n=2-5)的环氧树脂称为中分子量环氧树脂,用一步加减合成法,后处理用溶剂进行萃取。
3、高分子量环氧树脂将软化点>100℃(n>5)的环氧树脂称为高分子量环氧树脂。
二、环氧树脂的合成反应机理(一)环氧树脂的合成反应机理的有好几种解释:1、认为双酚A与NaOH作用生成酚钠盐,再与环氧氯丙烷(ECH)的氯取代反应,环氧基不被破坏。
由于环氧基活性极强,HO-R-OH 可以使环氧基开环加成,因此此法缺乏说服力,无法解释高分子量环氧树脂。
2、认为链增长只在单体与单体之间和分子链与单体间相互作用,忽略了分子链与分子链之间的相互作用,高分子量树脂是靠后期分子链的增长,同时也无法解释低分子树脂的合成。
3、认为开环反应是可递反应,在溶解阶段(70℃)已开始反应;后阶段EVH不起作用,只靠链与链之间作用来实现链增长。
事实,在溶解阶段ECH和BA并不发生反应,而且环氧基与酚基的反应是不可逆的。
(二)环氧树脂的反应机理解释1、环氧树脂合成反应过程分析1.1 每个环氧树脂分子不是含有两个CH2-CH-,而是1.2-1.9个环氧基,含0.1-0.2个羟基;氯羟基数目约为环氧基的2-5%。
因此,环氧树脂分子中含有环氧基、酚基、氯羟基和二羟基。
1.2 环氧基的开环反应是放热反应,闭环反应是吸热反应,但Hel和NAOH的中和反应是放热的,因此,总反应热效应是放热。
1.3 低分子量树脂,必须加过量环氧聚丙烷,采用两步加碱法。
2、中高分子量树脂的链增长反应2.1 单体与单体作用2.2 分子链与单体作用三、影响环氧树脂合成的因素1、原料分子比(ECH/BA)的量越大,对制备低分子量环氧树脂有利。
2、NaOH的量要足够,低分子量树脂用20-30%碱液,中分子量树脂为10%。
环氧树脂目录材料简介应用特性类型分类使用指南国内主要厂商环氧树脂应用领域环氧树脂行业材料简介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。
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。
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。
环氧树脂的基本概念(一)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。
我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究,并以很快的速度投入了工业生产,至今已在全国各地蓬勃发展,除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外,尚生产各种类型的新型环氧树脂,以满足国防建设及国发经济各部门的急需。
环氧树脂的制备方法大致有下列几种类型:活性氢化物与环氧氯丙烷反应;以过氧化氢或过酸(例过醋酸)将双键进行液相氧化;双键化合物的空气氧化;其它。
由于它的性能并不是十分完美的,同时应用环氧树脂的对象也不是千遍一律的,根据使用的对象不同,对环氧树脂的性能也有所要求,例如有的要求低温快干,有的要求绝缘性能优良。
因而要有的放矢对环氧树脂加以改性,改性的方法大致有下列几种:选择固化剂;添加反应性稀释剂;添加填充剂;添加别种热固性或热塑性树脂;改良环氧树脂本身。
环氧树脂的基本概念(二)——环氧树脂的相关术语(一)平均聚合度:n分子中基本结构重复的次数称为聚合度,以n表示之。
同一化学组成而聚合度不等的同系物的混合物聚合度的平均值称为该混合物的平均聚合度。
例双酚A型环氧树脂其通式为例双酚A型环氧树脂其通式为:一股n=0-22,当n=0时,上式即为:当n=1时,就表示[]中的结构出现1个。
当n=2时,就表示[]中的结构巫复2个。
当n=i时,就表示[]中的结构重复i个。
[]中的基本结构象这样重复出现,重复的次数越多,树脂的分子量就越大,所以它是表示聚合(缩合)的程度。
(二)平均分子量 m在工业树脂中,树脂的结构随分子内所含的基本结构重复数步的多少,而有显著改变。
由于环氧树脂的聚合度不同,表现出来的分子量也有所不同。
环氧树脂合成原理环氧树脂是一种重要的高分子材料,具有优异的绝缘性能、耐化学腐蚀性能和机械性能,广泛应用于航空航天、建筑、电子、船舶、汽车等领域。
环氧树脂的合成原理是指通过特定的化学反应,将环氧基团与活性氢原子或含氧官能团相互作用,形成三维网络结构的高分子化合物。
环氧树脂的合成原理主要包括环氧树脂的基本结构、合成方法和反应机理。
首先,环氧树脂的基本结构是由环氧基团和含氧官能团组成的。
环氧基团是一种含有环氧(C-O-C)结构的官能团,具有活泼的化学性质,易于与其他官能团发生反应。
含氧官能团是指分子中含有氢氧基(-OH)、羧基(-COOH)等官能团,能够与环氧基团发生开环反应,形成环氧树脂的交联结构。
其次,环氧树脂的合成方法主要包括缩聚法、环氧化法和环氧化物与酚类反应法。
缩聚法是指将含有环氧基团的化合物与含有活性氢原子的化合物在催化剂的作用下发生缩聚反应,形成环氧树脂。
环氧化法是指将不饱和双键化合物与过氧化物反应,生成环氧化物,再与酚类化合物反应,形成环氧树脂。
环氧化物与酚类反应法是指将环氧化物与酚类化合物在催化剂的作用下发生开环反应,形成环氧树脂。
最后,环氧树脂的反应机理是指环氧基团与含氧官能团之间的化学反应过程。
环氧基团与含氧官能团发生开环反应后,形成氧杂环丙烷结构,再通过交联反应形成三维网络结构,最终形成环氧树脂。
在反应过程中,催化剂起着重要的作用,能够促进环氧基团与含氧官能团的反应,加快反应速率,提高环氧树脂的交联密度和性能。
综上所述,环氧树脂的合成原理是通过环氧基团与含氧官能团之间的化学反应,形成三维网络结构的高分子化合物。
了解环氧树脂的合成原理对于掌握其性能和应用具有重要意义,也为环氧树脂的研究和开发提供了理论基础。
希望通过本文的介绍,读者能够对环氧树脂的合成原理有更深入的了解,为相关领域的研究和应用提供参考。
环氧树脂的一般概念—类型、合成、命名、活性、各种反应环氧树脂的类型环氧树脂的种类很多,并且不断有新品种出现。
环氧树脂的分类方法也很多。
通常按其化学结构和环氧基的结合方式大体上分为五大业。
这种分类方法有利于了解和掌握环氧树脂在固化过程中的行为和固化物的性能。
(1)缩水甘油醚类,(2)缩水甘油酯类,(3)缩水甘油胺类,(4)脂肪族环氧化合物,(5)脂环族环氧化合物。
此外,还有混合型环氧树脂,即分子结构中同时具有两种不同类型环氧基的化合物。
例如:TDE—85环氧树,AFG-90环氧树脂。
也可以按官能团(环氧基)的数量分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。
对反应性树脂而言,官能团数的影响是非常重要的。
还可以按室温下树脂的状态分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。
这在实际使用时很重要。
液态树脂可用作浇注料、无溶剂胶粘剂和涂料等。
固态树脂可用于粉末涂料和固态成型材料等。
这里所说的固态环氧树脂不是己达到,b阶段的环氧树脂固化体系,也不是达到C阶段的环氧树脂固化物(已固化的树脂),而是相对分子质量较大的单纯的环氧树脂,是一种热塑性的固态低聚物。
环氧树脂的合成方法环氧树脂的合成主要有两类方法:(1)多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。
(2)链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成。
注:树脂化学组分用两位阿拉伯数字表示,如“1”类树脂写作“01”,“10”类树脂写作“10”。
对由两类不同化学组分组成的树脂混合物,可用符号“00”表示。
注:①如果使用多种添加剂或规定有多种特征标示,应标出最主要的一种。
②全面评定材料的燃烧性,至少需要测定燃烧性、引火性、放出热量、释放的有毒气体和烟密度等性能。
(3)命名举例。
例1-某种环氧树脂(EP),化学组分为脂肪族缩水甘油醚(03),教度为l-5Pa·s(3),环氧当量为291-525g/mol(6),不含改性剂(1),密度为1.15-1.19 g/cm3(3),未规定添加剂(0)和特征(o),其名称为EP0336l-300。
环氧树脂2009-10-16 15:21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一、树脂的定义树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。
广义地讲,可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。
树脂有天然树脂和合成树脂之分。
天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质,如松香、琥珀、虫胶等。
合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。
二、树脂的分类树脂的分类方法很多,除按树脂来源可将其分为天然树脂和合成树脂外,还可按合成反应和主链组成来进行分类。
1、按树脂合成反应分类按此方法可将树脂分为加聚物和缩聚物。
加聚物是指由加成聚合反应制得的聚合物,其链节结构的化学式与单体的分子式相同,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。
缩聚物是指由缩合聚合反应制得的聚合物,其结构单元的化学式与单体的分子式不同,如酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
2、按树脂分子主链组成分类按此方法可将树脂分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。
碳链聚合物是指主链全由碳原子构成的聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯等。
杂链聚合物是指主链由碳和氧、氮、硫等两种以上元素的原子所构成的聚合物,如聚甲醛、聚酰胺、聚砜、聚醚等。
素有机聚合物是指主链上不一定含有碳原子,主要由硅、氧、铝、钛、硼、硫、磷等元素的原子构成,如有机硅。
环氧树脂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。
第1篇一、环氧树脂的基本概念环氧树脂是一种具有高度交联结构的聚合物,主要由环氧基团(-CH2CH-)组成。
它具有优良的耐化学性、耐热性、电绝缘性等性能,是一种非常重要的合成材料。
二、环氧树脂的反应方程式1. 环氧氯丙烷与酚类物质的反应环氧氯丙烷与酚类物质在催化剂的作用下发生开环反应,生成环氧树脂。
反应方程式如下:nCH2ClCH2CH2OH + mC6H5OH → [C6H5OCCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中,n为环氧氯丙烷的分子数,m为酚类物质的分子数。
2. 环氧氯丙烷与醇类物质的反应环氧氯丙烷与醇类物质在催化剂的作用下发生开环反应,生成环氧树脂。
反应方程式如下:nCH2ClCH2CH2OH + mROH → [ROCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中,n为环氧氯丙烷的分子数,m为醇类物质的分子数,ROH表示醇类物质。
3. 环氧氯丙烷与酸类物质的反应环氧氯丙烷与酸类物质在催化剂的作用下发生开环反应,生成环氧树脂。
反应方程式如下:nCH2ClCH2CH2OH + mRCOOH → [RCOOCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中,n为环氧氯丙烷的分子数,m为酸类物质的分子数,RCOOH表示酸类物质。
三、环氧树脂反应过程中的影响因素1. 催化剂:催化剂在环氧树脂反应中起到关键作用,可以加速反应速率,提高产物的纯度。
常用的催化剂有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物等。
2. 温度:温度对环氧树脂反应速率有显著影响。
在一定范围内,随着温度的升高,反应速率逐渐加快。
但过高的温度可能导致副反应发生,影响产物的质量。
3. 压力:压力对环氧树脂反应也有一定影响。
在反应过程中,适当提高压力可以加快反应速率,提高产物的产率。
4. 环氧氯丙烷与反应物比例:环氧氯丙烷与反应物的比例对环氧树脂的分子量和结构有重要影响。
适当调整比例可以获得不同性能的环氧树脂。
5. 搅拌:搅拌可以促进反应物之间的接触,提高反应速率。
介绍环氧树脂的基本定义和组成结构【序言】1. 环氧树脂是一种常见的聚合物化合物,具有广泛的应用领域。
2. 在本文中,我将详细介绍环氧树脂的基本定义及其组成结构。
【正文】3. 环氧树脂是一类由环氧基团(Epoxide Group)组成的热固性树脂,它的特殊分子结构使其在化学和物理性能上具备了出色的特点。
4. 简单来说,环氧树脂由环氧基团和硬化剂组成。
环氧基团通常由环氧化合物与含有活性氢的化合物反应而成,而硬化剂则是通过与环氧基团发生反应,使环氧树脂产生交联反应,形成硬而脆的材料。
5. 环氧基团(Epoxide Group)是环氧树脂的核心。
它是由三个原子组成的环状结构,其中有两个碳原子和一个氧原子。
这个环状结构使环氧基团在分子中具有特殊的稳定性和活性。
【详解环氧树脂的组成结构】6. 环氧树脂的组成结构可以通过以下方式理解:环氧基团的碳原子上有两个氢原子,其中一个氢原子连接了一个烷基基团(Alkyl Group/ Aryl Group),而另一个氢原子连接了一个氧原子,形成了环氧氧杂环(Epoxide Oxygen Heterocycle)。
7. 硬化剂是与环氧基团发生反应的物质。
常见的硬化剂有胺类、酸类和酐类。
硬化剂可以提供反应性的官能基团,与环氧基团发生开环反应,导致分子链的交联,使环氧树脂形成硬化的固体结构。
【环氧树脂的应用领域】8. 环氧树脂的广泛应用领域是由其出色的性能特点决定的。
根据不同需求,环氧树脂可以配制成各种不同用途的树脂,例如:8.1 在建筑领域,环氧树脂可以用作地坪涂料,具有耐磨、抗化学腐蚀和防尘等特性。
8.2 在电子领域,环氧树脂可用于封装电子元件,具有良好的绝缘性能和电气性能。
8.3 在航空航天领域,环氧树脂可以用于制造航空航天结构部件,如复合材料,具有优异的强度和刚性。
8.4 在汽车领域,环氧树脂可以用于制造车身部件,如碳纤维复合材料,具有轻量化和高强度的特点。
【个人观点和理解】9. 在我看来,环氧树脂作为一种具有重要应用价值的材料,其独特的分子结构和出色的性能特点,使其在各个领域都有广泛的应用。
环氧树脂聚合反应式-回复环氧树脂聚合反应式是一种重要的化学反应,用于合成具有优异性能和广泛应用的环氧树脂材料。
本文将分步回答关于环氧树脂聚合反应式的相关问题,从理论原理到实验方法,全面探讨这一主题。
第一步:了解环氧树脂的结构和性质环氧树脂是由含有环氧基团的树脂物质组成,通常由环氧烷和含有双键的活性基团化合物反应而成。
环氧树脂具有出色的耐热性、耐化学性和电绝缘性能,因此广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料等领域。
第二步:理解环氧树脂的聚合反应原理环氧树脂的聚合反应是指环氧基团与活性基团之间的开环反应。
常见的活性基团包括酸酐、醇、胺等。
在反应过程中,环氧树脂分子中的环氧基团打开,并与活性基团发生加成反应,形成骨架链。
这一反应通常由引发剂催化。
第三步:探索环氧树脂聚合反应的机理环氧树脂聚合反应的机理可以分为两个阶段:开环反应和交联反应。
在开环反应中,环氧基团被活性基团打开,生成醇或胺官能团。
在交联反应中,多个醇或胺官能团形成产物与其他环氧树脂分子进行交联反应,形成高分子网络结构。
第四步:介绍环氧树脂聚合反应的影响因素环氧树脂聚合反应受多种因素的影响,包括温度、催化剂种类和用量、反应时间等。
较高的温度和催化剂用量可以促进反应速率,缩短反应时间。
此外,合适的反应条件可以提高聚合物的性能。
第五步:介绍实验方法和操作步骤实验室中常用的环氧树脂聚合反应方法包括溶剂法、无溶剂法和胶凝法等。
具体操作步骤包括称取原料、配置反应体系、控制反应温度和时间、观察反应过程和分离、纯化产物。
第六步:探索环氧树脂聚合反应的应用领域环氧树脂聚合反应得到广泛应用,例如生产工业胶粘剂、涂料和复合材料。
其优异的性能可以提高产品的耐久性、性能稳定性和粘附性。
此外,环氧树脂还用于电子封装材料、模具制造和防腐涂料。
第七步:总结环氧树脂聚合反应的前景和挑战环氧树脂聚合反应是一种重要的化学反应,能够合成出性能优异的高分子材料。
随着科学技术的不断发展,人们对环氧树脂聚合反应的了解将会更加深入。
常见环氧树脂种类及性能一、定义1、环氧树脂(EpoxyResin)是泛指含有两个或两个以上环氧基,以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固化产物的高分子低聚体(Oligomer)。
当聚合度n为零时,称之为环氧化合物,简称环氧化物(Epoxide)。
这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义但因具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。
典型的环氧树脂结构如下式。
2、环氧基是环氧树脂的特性基团,它的含量多少是这种树脂最为重要的指标。
描述环氧基含量有以下几种不同的表示法:⑴环氧当量:是指含有1mol环氧树脂的质量,低相对分子质量(分子量)环氧树脂的环氧当量为175~200g/mol,随着分子量的增大环氧基间的链段越长,所以高分子量环氧树脂的环氧当量就相应的高。
⑵环氧值:每100g树脂中所含有环氧基的物质的量(摩尔)。
这种表示方法有利于固化剂用量的计量和用量的表示。
因为固化剂用量的含义是每100g环氧树脂中固化剂的加入量(partperhundredofresin缩写成phr)。
我国采用环氧值这一物理量。
环氧当量=100/环氧值3、粘度的定义粘度:液体在流动时,在其分子间产生的内摩擦的性质,称为液体的黏性,黏性的大小用黏度表示,是用来表征液体性质相关的阻力因子。
粘度单位有两种:1、厘泊(cps)2、毫帕秒(m·pas)1厘泊(cps)=1毫帕秒(m·pas)二、种类及性能1、双酚A型环氧树脂:双酚A(即二酚基丙烷)型环氧树脂即二酚基丙烷缩水甘油醚。
在环氧树脂中它的原材料易得、成本最低,因而产量最大(在我国约占环氧树脂总产量的90%,在世界约占环氧树脂总产量的75%~80%),用途最广,被称为通用型环氧树脂。
由双酚A型环氧树脂的分子结构决定了它的性能具有以下特点:⑴是热塑性树脂,但具有热固性,能与多种固化剂,催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物,几乎能满足各种使用需求。
环氧树脂的一般概念—类型、合成、命名、活性、各种反应环氧树脂的类型环氧树脂的种类很多,并且不断有新品种出现。
环氧树脂的分类方法也很多。
通常按其化学结构和环氧基的结合方式大体上分为五大业。
这种分类方法有利于了解和掌握环氧树脂在固化过程中的行为和固化物的性能。
(1)缩水甘油醚类,(2)缩水甘油酯类,(3)缩水甘油胺类,(4)脂肪族环氧化合物,(5)脂环族环氧化合物。
此外,还有混合型环氧树脂,即分子结构中同时具有两种不同类型环氧基的化合物。
例如:TDE—85环氧树,AFG-90环氧树脂。
也可以按官能团(环氧基)的数量分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。
对反应性树脂而言,官能团数的影响是非常重要的。
还可以按室温下树脂的状态分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。
这在实际使用时很重要。
液态树脂可用作浇注料、无溶剂胶粘剂和涂料等。
固态树脂可用于粉末涂料和固态成型材料等。
这里所说的固态环氧树脂不是己达到,b阶段的环氧树脂固化体系,也不是达到C阶段的环氧树脂固化物(已固化的树脂),而是相对分子质量较大的单纯的环氧树脂,是一种热塑性的固态低聚物。
环氧树脂的合成方法环氧树脂的合成主要有两类方法:(1)多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。
(2)链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成。
环氧树脂的命名1、国标GB/T1630-1989的命名法按照GB/T1630-1989的规定,环氧树脂的名称由树脂缩写代号加牌号组成。
按照GB/T1844-1995规定,环氧树脂缩写代号用“EP”表示。
环氧树脂牌号由两个数字组组成。
两组数字间用一字线连接:第Ⅰ数字组—第Ⅱ数字组。
(1)第1数字组。
第1数字组由5位阿拉伯数字组成。
每一数字(命名顺序号l、2、3、4、5)代表所指的特性,前两位数字表示树脂的化学组分,后三位数字分别表示树脂黏度、环氧当量的范围值和对改性剂或溶剂的规定。
按照表2—1列出的命名顺序号,依次标出各项性能的类别数或档数。
如果某项性能末作规定,则在相应位置以“0”表示。
(2)第Ⅱ数字组。
第Ⅱ数字组由3位阿拉伯数字组成。
每一数字(命名顺序号6、7、8)代表所指的特性,分别表示树脂的密度范围值、添加剂类型和特征。
按照表2—2列出的命名顺序号,依次标出各项性能的档数。
如果某项性能未作规定,则在相应位置以“0”表示。
环氧基的反应活性环氧树脂是一种热塑性低聚物,性能很差。
除用作聚氯乙烯的稳定剂等之外,没有多少直接使用价值。
但是当它与固化剂进行固化反应形成三维交联网络结构后,则呈现出一系列优异的性能,从而具有卓越的实用价值。
所以环氧树脂的化学反应性能是环氧树脂应用的基础、核心。
环氧树脂在固化过程中的行为及固化物的性能取决于环氧树脂的性能、固化剂和其他助剂阶性能以及它们与树脂之让的相互影响及合理配合,此外还和它们的固化历程有密切关系。
而这些又取决于它们的分子结构。
环氧树脂最大的特征是含有反应活性很高的环氧基。
环氧基是由两个碳原子和一个氧原子组成的三元环。
由电子衍射法得到的环氧基的结构如图2—1所示。
环氧基三元环的两个碳原子和一个氧原子在同一平面上,使环氧基有共振性。
〈COC大于〈OCC,故倾斜性大,反应性相当活泼。
氧的电负性比碳大,导致静电极化作用,使氧原子周围电子云密度增加。
若将环氧乙烷的电负荷分布与同样是三元环的环丙烷相比较,可以看出环丙烷电子分布均一,而环氧乙烷的电荷明显地偏向氧原子。
这样一来,在环氧基上就形成两个可反应的活性中心:电子云密度较高的氧原子和电子云密度较低的碳原子。
环氧环上的电子云密度分布为。
当亲电子试剂靠近时就攻击氧原子,而当亲核试剂靠近时则攻击碳原子,并迅速发生反应,引起C——O键断裂,使环氧基开环。
同时又由于环内键角约60°,与正常的键角约109°比较,每个键都向内屈挠约24°,因此环氧环具有很大的张力。
就象一张拉开的弓,有很大的回复原态的倾向一样。
这种张力是开环的潜在力。
正是由于电荷的极化和环氧环的非常大的变形能量,使得环氧基具有极高的反应活性。
端环氧基(如环氧乙烷)与脂环族环氧化合物脂环上的环氧基在立体结构上有显著的差异。
这种差异对它们的反应性影响极大。
在以环己烯氧化物为代表的脂环族环氧化合物中,C6、C1、C2及C3四个碳原子处于同一平面上,C4和C5在环氧环的背面,突出在C6-C 3平面的上下。
因此Cl和C2比端环氧基的碳原子受到非常大的立体障碍。
无此种立体障碍的端环氧基化合物,受到胺或酚盐等亲核试剂攻击而产生的SN2反应,是在环氧环的背面受攻击时进行的。
靠β开裂生成正常的加成物。
而在环己烯或环辛烯等环氧化合物脂环上的环氧基,由于受立体障碍的缘故,其反应活性比端环氧基的反应活性低得多。
质子和路易斯酸之类的亲电子试剂攻击氧原子进行加成反应。
在这种情况下,生成的碳阳离子越稳定,则越容易进行:开裂,异常加成生成物的生成比例有增加的趋势。
尽管脂环族环氧化合物对碳原子的受攻击有很大的立体障碍,但对氧原子的受攻击却无此位阻效应。
并且比端环氧基有更大的反应活性。
因此,酸酐是脂环族环氧树脂的主要固化剂。
环氧树脂中,R为推电子基团时,会增加环氧基与亲电试剂(如路易斯酸等)的反应速度,而会降低环氧基与亲核试剂(如路易斯碱等)的反应速度。
当R为吸电子基团时,则恰恰相反。
环氧基的均聚反应环氧基虽然有极高的反应活性,但是如果没有固化剂、催化剂或有害杂质,其本身是很稳定的。
例如纯的双酚A型环氧树脂即使加热到200℃也不会开环聚合。
所以环氧树脂的存放期很长。
可是环氧树脂在叔胺等路易斯碱或BF3等路易斯酸的催化作用下,环氧基会按离子型聚合反应的历程开环均聚。
在叔胺作用下,环氧基按阴离子逐步聚合反应历程开环均聚。
这是由于叔胺的N原子外层有一对末共享的电子对,具有亲核性质,是质子接受体。
叔胺中烷基的推电子作用使,具有很强的电负性。
容易攻击环氧基上的Cδ+原子而形成负氧离子。
后者能继续不断地与另一个树脂分子的环氧基开环反应,使分子链增长或交联。
体系中水和醇等给质子基团化合物能促进环氧基的开环反应。
BF3是环氧树脂的阳离子型催化剂。
由于反应太剧烈,树脂凝胶太快(仅数十秒钟),无法操作,所以通常是与路易斯碱(胺类、醚类等)形成络合物,降低反应活性后使用。
BF3—胺络合物能引发环氧基按阳离子聚合反应历程开环均聚。
聚合历程比较复杂,经基对它影响很大。
对于纯的双酚A型环氧树脂而言,首先在一定温度下BF3胺络合物离解释出H+,H+攻击环氧基开环形成离子结构。
此离子结构连续不断地使其他环氧基活化、开环聚合。
络合胺类的碱性不同则离解温度也不同。
低于此温度时,即使与环氧树脂共存,体系也是很稳定的。
因此可作为潜性固化剂。
无机碱也是环氧基聚合的催化剂。
因此,环氧树脂中残留的微量碱会显著改变树脂固化体系的正常固化速度及树脂的存放期。
应予以重视。
环氧基与活泼H原子的反应按照化学性质可把含活泼氢化合物分成碱性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。
它们的活泼氢原子与环氧基会产生以下加成反应。
碱性化合物按亲核机理与环氧基反应,一般说来碱性大的活性大,如脂肪胺>芳香胺。
酸性化合物按亲电机理与环氧基反应,一般说来酸性大的活性大,如羧酸>酚>醇。
脂肪族伯胺与端环氧基的反应在室温下就能进行,无需促进剂。
但是一系列质子给予体物质(如醇类、酚类、羧酸、磺酸和水等)对此反应有促进作用。
而质子接受体物质(如酯类、醚类、酮夹和腈类等)对它起抑制作用。
促进效果的顺序为:酸≥酚≥水>醇>腈>芳烃(苯、甲苯等)>二氧杂环己烷>二异丙基醚。
芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的反应速度慢。
室温下只有30%左右的树脂参加了反应。
这是由于芳香胺氮原子上的不对称电子被苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体位阻效应所致。
然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。
这可能是芳香胺的相对酸度大一些的缘由。
芳香胺与却氧基的反应也可被醇类、酚季、三氟化硼络合物和辛酶亚锡等加建。
辛酸亚锡对脂环族环氧树脂的固化加速作用特别明显。
酰胺基上氢原子的活性就更小了。
室温下与环氧基很难发生反应。
需在KOH、NaOH或苯二甲酸钠等强碱性促进剂存在下;或在150℃以上的高温下才能产生开环加成反应。
此反应,可用于环氧树脂的改性。
醇类化合物是作为亲电试剂与环氧基反应的。
但因其酸性极弱,即亲电性小,所以若无促进剂存在则需要在200℃以上才能反应。
醇类与环氧基的反应活性顺序为:伯醇>仲醇>叔醇。
叔胺等碱性化合物能促进羟基与环氧基在较低温度(100℃左右)下快速反应。
酚比醇的酸性大。
所以酚羟基与环氧基的反应速度比醇羟基快。
在近20 0℃时就开始反应。
在KOH等碱性促进剂作用下,此反应能在100℃时进行。
羧基与环氧基的反应比胺类慢。
一般在室温下不能生成高交联度结构。
需在100℃以上长时间加热才能固化。
叔胺、季胺盐等碱性化合物能促进此反应。
用于环氧树脂的增韧及固化、乙烯基酯树脂的合成等。
在碱性促进剂作用下,醇、酚和羟酸等含羟基化合物与缩水甘油醚反应活性的顺序为醇>酚>羧酸。
这和它们的阴离子的碱性大小顺序是一致的。
巯基(硫醇基)类似于羟基能与环氧基反应,生成含仲羟基和硫醚键的产物。
叔胺和其它胺类化合物对此反应有较强的促进作用。
其反应速率比胺与环氧基的反应快得多,尤其在低温,即使在0℃也能反应。
增加胺类促进剂的碱性能增快反应速率。
此反应用于环氧树脂的增韧和固化。
环氧基与其他官能团的反应(1)环氧基能与HCl、HBr中的卤素原子反应;用于环氧当量的测定;聚氯乙烯等氯化聚合物的稳定剂。
(2)环氧基能与聚氯丁二烯中l,2结合的烯丙基位的氯原子反应而交联。
(3)环氧基与氯磺酸基的反应。
用于氯磺化聚乙烯与环氧树脂的硫化。
促进剂有二硫化二苯并噻唑、秋兰姆、二邻甲苯基胍等。
(4)环氧基与异氰酸基一NCO的反应。
异氰酸酯具有如下的共振结构。
可以看出,异氰酸酯是亲电子试剂,易被亲核试剂所攻击。
因此易与各种活泼氢化合物发生反应。
季胺盐等是其高效促进剂。
最后生成恶唑烷酮。
和六甲基磷酰三胺二聚物作促进剂合成出恶唑弹性体。
用溴化用MgCl2四乙基胺、溴化锂等作促进剂用于胶粘剂,在150一200℃下固化。
用溴化锂和三烃基膦化氧的络合物作促进剂可在80℃反应,用于胶粘剂。
(5)环氧基与氨基甲酸酯的反应。
此反应经由β-羧乙基氨基甲酸酯,生成恶唑烷酮。
叔胺(如三乙胺)和季铵盐是该反应的有效促进剂。
(6)环氧基与脲类的反应。
在高温下可发生下列反应。
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