(完整版)环氧树脂固化机理

󰀁17󰀁水性环氧树脂涂料及其固化机理的研究

范亚平,任天斌,黄艳霞,朱立华,顾国芳,任󰀁杰

(同济大学材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所,上海200092)

󰀁󰀁摘󰀁要:通过对环氧树脂室温固化剂三乙烯四胺进行封端、加成、成盐等一系列改性,制得自乳化水性环氧树脂

固化剂;与低相对分子质量的液体环氧树脂混合后,获得了水性环氧树脂涂料。研究了不同封端剂对固化剂乳化性

能的影响以及与环氧树脂配成涂料后对涂膜性能的影响,并通过对固化成膜过程的观察,阐述了水性环氧体系固化

机理。获得的涂料乳液粒径小于2󰀁m;涂膜硬度>0󰀁7;附着力1级;涂膜具有良好的透明性、耐水性及耐化学药

品性。

关键词:水性环氧涂料;固化;涂膜性能;三乙烯四胺;封端

中图分类号:TQ630󰀁7󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁文章编号:0253-4312(2006)07-0017-05

[基金项目]上海市科技攻关重点项目资助,项目编号042012022作者简介:范亚平(1982󰀁),男,在读硕士研究生,师从任杰教授,主要从事水性环氧涂料的研发。StudyonWaterborneEpoxyResinCoatingsandItsCuringMechanism

FanYaping,RenTianbin,HuangYanxia,ZhuLihua,Guguofang,RenJie1

(InstituteofNanoandBio-PolymericMaterials,SchoolofMaterialScienceandEngineering,

TongjiUniversity,Shanghai20092,China)

󰀁󰀁Abstract:Thetitleofwaterborneepoxycoatingswassynthesizedbyblendofamodifiedroomtempera-

turecuringagent(TETA)forself-emulsifiedepoxyresinandalowMnliquidepoxyresin.Theeffectofdi-f

环氧树脂的环氧值的测定及固化实验

1. 实验目的

掌握低分子量环氧树脂的环氧值测定方法及计算，以及环氧树脂的固化。

2. 实验原理

2-3、2-4 以上多官能团体系单体进行缩聚时，先形成可溶可熔的线型或支链低分子树脂，反应如继续进行，形成体型结构，成为不溶不熔的热固性树脂。体型聚合物由交联将许多低分子以化学键连成一个整体，所以具有耐热性和尺寸稳定性能的优点。

体型缩聚也遵循缩聚反应的一般规律，具有“逐步”的特性。

以2-3，2-4官能度体系的缩聚反应如酚醛、醇酸树脂等在树脂合成阶段，反应程度应严格控制在凝胶点以下。

以 2-2官能度为原料的缩聚反应先形成低分子线型树脂（即结构预聚物），分子量约数百到数千，在成型或应用时，再加入固化剂或催化剂交联成体型结构。属于这类的有环氧树脂、聚氨脂泡沫塑料等。

环氧树脂是环氧氯丙烷和二羟基二苯基丙烷（双酚 A ）在氢氧化钠（ NaOH ）的催化作用下不断地进行开环、闭环得到的线型树脂。如下式所示

上式中 n 一般在0 ～ 12之间，分子量相当于340～3800，n=0 时为淡黄色粘滞液体， n≥2时则为固体。n值的大小由原料配比（环氧氯丙烷和双酚A的摩尔比）、温度条件、氢氧化钠的浓度和加料次序来控制。

环氧树脂粘结力强，耐腐蚀、耐溶剂、抗冲性能和电性能良好，广泛用于粘结剂、涂料、复合材料等。环氧树脂分子中的环氧端基和羟基都可以成为进一步交联的基团，胺类和酸酐是使其交联的固化剂。乙二胺、二亚乙基三胺等伯胺类含有活泼氢原子，可使环氧基直接开环，属于室温固化剂。酐类（如邻苯二甲酸酐和马来酸酐）作固化剂时，因其活性较低，须在较高的温度（150～160℃）下固化。

3．环氧值的测定方法

环氧值是指每 100g 树脂中含环氧基的当量数，它是环氧树脂质量的重要指标之一。也是计算固化剂用量的依据。分子量愈高，环氧值就相应降低，一般低分子量环氧树脂的环氧值在0.48～0.57之间。

环氧阳离子固化机理

环氧阳离子固化是一种常见的聚合反应机制，常用于环氧树脂的固化，其机理如下：

1. 阳离子生成：在环氧树脂中加入阳离子起始剂（如偏磺酸酯类）后，它们会与环氧基团发生反应，生成碳正离子。这些碳正离子会成为活性中间体，引发固化反应。

2. 环氧开环聚合：碳正离子会进一步与环氧基团发生反应，打开环形结构，形成活性聚合物链段。

3. 聚合反应：活性聚合物链段与环氧基团发生进一步反应，逐渐扩大聚合物的分子量。

4. 交联反应：聚合物链段进一步交联，形成三维网络结构。

在整个环氧阳离子固化的过程中，阳离子起始剂起到引发剂的作用，引发并加速了聚合反应。由于阳离子具有良好的扩散性和反应活性，环氧阳离子固化通常能够在较低的温度下进行，有助于在温度敏感性的应用中实现固化。此外，加入不同的阳离子起始剂，可以调节固化速度和性能，使得环氧树脂在不同工艺要求下得到最佳固化效果。

环氧树脂固化原理

环氧树脂固化原理是指将环氧树脂与固化剂进行反应，形成一种坚硬、耐热、耐化学腐蚀等性能优良的三维网络结构。环氧树脂的固化是一个聚合反应过程，其机理可以分为两个主要步骤：环氧基团的开环和固化剂与开环产物的反应。

首先，环氧基团的开环是环氧树脂固化的关键步骤。环氧树脂分子中含有活性的环氧基团（C-O-C），在固化剂的作用下，环氧基团会发生开环反应，使树脂分子链中的环氧基团打开，并形成一种缺氧的活性端基。这个开环反应的过程可以通过热激活或者添加催化剂来促进。

接下来，环氧树脂的开环产物与固化剂发生反应，形成强固的三维网络结构。常用的固化剂有多种，如胺类、酸类、酸酐类等。这些固化剂中的官能团与环氧开环产物中的活性端基进行反应，形成共价键，将树脂分子彼此连接起来。这个反应过程称为缩聚反应，通过缩聚反应，环氧树脂分子之间形成交联结构，使树脂呈现出固态的特性。

总的来说，环氧树脂固化原理可以归纳为环氧基团的开环和开环产物与固化剂的反应两个步骤。通过这两个步骤的相互作用，环氧树脂能够形成坚固的结构，具有良好的物理、化学性能，被广泛应用于各个领域中。