环氧树脂实验报告

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实验 环氧树脂

一、 实验目的

熟悉双酚 A环氧树脂的实验室制备方法。

二、 实验原理

凡含有环氧基团的聚合物,总称为环氧树脂。其种类很多,但以双酚 A 型

环氧树脂产量最大,用途最广。有通用环氧树脂之称,它是由环氧氯丙烷与二酚基内烷在氢氧化钠作用下聚合而得。反应式如下:

根据不同的原料配比,不同操作条件(如反应介质、温度和加料顺序),可制

得不同软化点、不同分子量的环氧树脂、现生产上将双酚 A 型环氧树脂分为高

相对分于质量、中等相对分子质量及低相对分子质量三种。把软化点低于 50℃

(平均聚合度<2)的称为低相对分子质量树脂或称软树脂; 软化点在50一95℃

之间(n在2—5之间)称为中等相对分子质量树脂;软化点在 100℃以上(n>5)

称为高相对分子质量树脂。

在环氧树脂的结构中有羟基、醚基和极为活泼的环氧基存在。羟基、醚基有

高度的极性,使环氧分子与相邻界面产生较强的分子间作用力.而环氧基团则与

介质表面,特别是金属表面上的游离键起反应,形成化学键。因而,环氧树脂具

有很高的粘合力,用途很广,商业上称作“万能胶” 。此外,环氧树脂还可以

作涂料、层压材料、浇铸、浸渍及模具等用途。 但是,环氧树脂在未固化前是

呈热塑性的线型结构,使用时必须加入固化剂,固化剂与环氧树脂的环氧基团反

应,变成网状结构的大分子,成为不溶不熔的热固性聚合物。

应用的固化剂种类很多。不同的固化剂,其交联反应也不同。现以室温下能

固化的乙二胺为例,它是按下列反应进行:

三、主要仪器及药品 双酚 A环

氧树脂 己二胺 铝片 一次性塑料

杯 砂纸 玻璃棒

22g 28g 数块 1个 数片 1个

四、实验步骤及现象 实验流程 具体操作 实验现象 现象分析

配臵胶水 用玻璃棒将环氧树脂与己

二胺混合均匀 胶体粘稠加入己

二胺后更加粘稠,

并呈黄色。 己二胺能使环氧

树脂交联,混合后

两者粘度增加。

打磨铝片 要砂纸将铝片需要粘结处

打磨光亮 铝片经打磨后,泛

银光。 打磨将铝片表面

的氧化膜除去,露

出铝的颜色。

涂胶粘合 将胶均匀涂于打磨处,并将

铝片合在一起,放在适当条

件在粘合。 两片铝片粘在一

起但能够滑移。 环氧树脂交联并

与铝片很好的结

合在一起。

图:涂胶粘合成的铝片成品

五、思考问题

1.环氧树脂是如何发生反应?

答:凡含有环氧基团的聚合物,总称为环氧树脂。其种类很多,但以双酚 A 型

环氧树脂产量最大,用途最广。有通用环氧树脂之称,它是由环氧氯丙烷与二酚

基内烷在氢氧化钠作用下聚合而得。反应式如下:

2.制备环氧树脂具体有哪些类型?

答:环氧树脂的制备方法大致有下列几种类型:

(1) 活性氢化物与环氧氯丙烷反应

(2) 以过氧化氢或过酸(例如醋酸)将双键进行液相氧化

(3) 双键化合物的空气氧化

(4) 其他

3.为何用固化剂?固化剂的原理是什么?

答:因为环氧树脂在未固化前是呈热塑性的线型结构,使用时必须加入固化剂,

固化剂与环氧树脂的环氧基团反应,变成网状结构的大分子,成为不溶不熔的热

固性聚合物。 应用的固化剂种类很多。不同的固化剂,其交联反应也不同。现以室温下能固化的乙二胺为例,它是按下列反应进行:

4.该如何选择固化剂?

答:  固化剂种类:

常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺,

另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般

选用胺类固化剂,加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。

环氧值是鉴定环氧树脂质量的最主要指标,环氧树脂的型号划分就是根据环氧值

的不同来区分的。环氧值是指100克树脂中所含环氧基的克当量数。  固化剂的用量

(1)胺类作交联剂时按下式计算:胺类用量=MG/Hn。式中:M=胺分子量,Hn=

含活泼氢数目,G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数),改变的范

围不多于10-20%,若用过量的胺固化时,会使树脂变脆。若用量过少则固化不

完善。

(2)用酸酐类时按下式计算:酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:M=酸酐分子量,

G=环氧值(0.6~1)为实验系数  选择固化剂的原则:

固化剂对环氧树脂的性能影响较大,一般按下列几点选择:

(1)、从性能要求上选择:有的要求耐高温,有的要求柔性好,有的要求耐腐蚀

性好,则根据不同要求选用适当的固化剂。

(2)、从固化方法上选择:有的制品不能加热,则不能选用热固化的固化剂。

(3)、从适用期上选择:所谓适用期,就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使

用时止的时间。要适用期长的,一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。

(4)、从安全上选择:一般要求毒性小的为好,便于安全生产。

(5)、从成本上选择。

5.除了固化,还有其他环氧树脂的改性的添加物方法么?

答:有。还可以添加反应性稀释剂,添加填充剂,添加改性剂,改良环氧树脂本

身等。

反应稀释剂的作用是:降低粘度,改善树脂的渗透性。填充剂的作用主要是

改善制品的一些性能,并改善树脂固化时的散热条件,用了填料也可以减少环氧

树脂的用量,降低成本。改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、

抗冲、提高绝缘性能等。

6.环氧树脂主要的应用领域?

答: 1.在涂料领域 应用于汽车:底盘底漆、部件漆,槽车内壁涂料。

应用于容器:食品罐内、外壁涂料,贮槽内外壁防腐涂料,压力罐防腐。

应用于工厂设备:设备、管道防腐涂料,冰箱、洗衣机外层涂料,电器设备绝缘

涂料。

应用于土建:桥梁防腐涂料,钢结构防腐涂料,水坭制品防渗涂料,地坪涂料,

装饰涂料,功能涂料、钢丝网水泥闸门。

应用于船舶:底货仓内壁涂料,海上集装箱涂料,钢铁部件防腐涂料。

应用于其它:钢家具粉末涂料,电阻元件粉末涂料,钢制部件粉末涂料,阀体防

腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太阳能热水器、太阳能电池板、武器。

2.在复合材料领域

应用于汽车:玻璃钢车壳,玻璃钢地板,玻璃钢槽车,控制系统仪器仪表电器零

部件,显示器,汽车干式点火线圈,玻璃钢部件、防滑粒方向盘套、环氧树脂局部

加强材料。

应用于工厂设备:玻璃钢氧气瓶,玻璃钢贮槽,玻璃钢容器、管道,模具,螺旋

浆,织机箭杆,飞机蜂窝结构件,引擎盖,辊筒,轴,装机基础找平,自流平地

坪、电磁线圈,先导阀、玻璃零部件、玻璃钢泵阀,电碳制品、建筑工程结构件、

机用传动装臵部件。

应用于绝缘材料:覆铜板,玻璃钢板、管、棒,变压器,继电器,高压开关,绝

缘子,互感器,阻抗器,电缆头,电子器件、元件的密封或包封和塑封,报警器、

固体电源、FBT回扫变压器、聚焦电位器、摩托车、汽车等机动车辆点火线圈、

电子、电器零部件、发光二极管,信号灯,全封闭蓄电池,电机封装,温度变送

器、录音机磁头、线路板封闭、集成电路、二、三极管分立器件、无源滤波器、

LED的结构封装、封装太阳能电池板、电源组件、IC 调节器和固态继电器、煤

矿安全巡查系统、本质安全型模块、自动重合器。

应用于体育用品:玻璃钢安全帽,球拍,高尔夫球杆,钓鱼杆,保龄球,雪撬,

冲浪板,玻璃钢赛艇、帆船、赛车、躺椅、曲棍球杆。

应用于其它:飞机机身、直升机螺旋叶片,风力发电机叶片,医学仪器、手术刀

柄,心脏起搏器、工艺品 珠宝、阀门密封件、水工建筑工程、场致发光屏、混凝

土抗磨层、保温材料、动物模型、航天飞行器、船用尾轴、舵轴、化学木材、塔

身加固、磁悬浮列车轨道、太阳能电池乐器、环氧装饰品、玻璃钢帐篷杆具、刀

柄、窗户、家具、泵、拐杖、显卡、红外滤光器、数字显示器、矩阵辐射器、发

光二极管与光电二极管、实验室台面、彷真树、预制磨石 道路桥梁路面。

3.在粘接剂领域

应用于:室温快速固化韧性环氧树脂粘结剂,导电胶,常温固化静电植绒粘合剂、

光学结构胶、沙狐球胶、化学锚固胶、真丝的高功能化、人工花、磁力书写板、

汽车维修胶、石材胶。 如何测定树脂中的环氧值