環(huán)氧樹脂的改性及探究

葛蕾（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州 730124）

環(huán)氧樹脂的改性及探究

葛蕾（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州 730124）

環(huán)氧樹脂通常的定義是：分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，由于其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定良好，所以廣泛用于低溫工程、航空航天、絕緣材料等領(lǐng)域。但是環(huán)氧樹脂固化后自身脆性大、韌性差，所以提高環(huán)氧樹脂的韌性是使其適用于工業(yè)的基本需求是本次研究的熱點(diǎn)。本論文主要對(duì)環(huán)氧樹脂的制備過(guò)程，重點(diǎn)介紹環(huán)氧樹脂的固化方式、以及增韌改性等方面的研究工作，并對(duì)其研究應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

環(huán)氧樹脂；改性增韌；固化；應(yīng)用

固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理化學(xué)性能，例如制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好、絕緣性、粘接性優(yōu)良等[1]?；ぜ夹g(shù)的不斷發(fā)展，在應(yīng)用中對(duì)環(huán)氧樹脂綜合性能的要求也不斷提高，例如用于印刷線路板和電子封裝的環(huán)氧樹脂，除了需要一定的耐熱性、粘接性之外，還應(yīng)具有制品尺寸穩(wěn)定性好，收縮率好，良好的介電性能，。本文對(duì)高性能環(huán)氧樹脂的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單論述。

1 環(huán)氧樹脂的制備

1.1 主要試劑

(l)E44、5E1型環(huán)氧樹脂,岳陽(yáng)石化總廠環(huán)氧樹脂廠生產(chǎn); (2)未改性蒙脫土MMT、有機(jī)化蒙脫土A—MMT、B一MMT; (3)N,N’一二甲基節(jié)胺(BDMA)CP,上?；瘜W(xué)試劑總廠;甲基四氫苯酐(METHPA)CP江蘇如皋化廠;

(5)丙酮CP,上海溶劑廠

1.2 測(cè)試儀器與條件

(l)X衍射(、XDR)。D/MAX一3C型X射線衍射儀。

(2)熱分析(DSC)。PEKRIN一ELMER DSC7型差示掃描量熱儀。粉末樣品,N2氣氛,升溫速率.40℃/min,溫度掃描范圍為333K-53K。

(3)透射電鏡(TME)。

(4)掃描電鏡(SEM)。。

(5)LJ—250型拉力試驗(yàn)機(jī),廣州試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)。

(6)XJJ一5型沖擊試驗(yàn)機(jī)

稱取計(jì)量的有機(jī)蒙脫土(A—MMT或B一MMT),用丙酮作溶劑使之分散均勻,然后加入計(jì)量的環(huán)氧預(yù)聚物[2]。攪拌均勻后抽空脫溶劑,然后加入計(jì)量的固化劑BDMA或METHPA,,攪勻后繼續(xù)抽空脫氣,最后澆模。攪拌均勻后迅速倒入模具中，待固化完全即可制得環(huán)氧樹脂。

2 環(huán)氧樹脂表觀性能測(cè)定方法

環(huán)氧樹脂的單體或者聚合條件不同，所以可能合成不同結(jié)構(gòu)性能的樹脂，如果想滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，必須在環(huán)氧樹脂的合成中加入固化劑，不同種類、用量的固化劑需要的環(huán)境條件不同，最后所得的固化產(chǎn)物又有著不同的性質(zhì)[3]。

（一）對(duì)環(huán)氧樹脂的固化過(guò)程：1.差示掃描熱分析，在機(jī)器程序選擇的溫度下，根據(jù)式樣和參照物與溫度的關(guān)系，測(cè)量輸入溫度范圍寬，該法操作簡(jiǎn)單，分辨率高、也相對(duì)節(jié)約樣品。所以通常在有機(jī)化合物及藥物分析過(guò)程中使用；2.采用差熱分析，這種方法的原理是：在在相同環(huán)境中等速變溫的情況下，用穩(wěn)定的參比物與等量的未知物相比較，來(lái)得出未知物的物理、化學(xué)性質(zhì)，以及出現(xiàn)暫時(shí)的增高或降低的變化趨勢(shì)。3.熱釋電流，此法是駐極體在無(wú)外電場(chǎng)作用下受熱時(shí)，因駐極體內(nèi)原先被凍結(jié)的取向偶極矩的解取向、被俘獲在陷阱內(nèi)的真實(shí)電荷解俘獲以及電極極板上感應(yīng)電荷的釋放而產(chǎn)生的電流。

環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)的測(cè)定有很多種，但工業(yè)上一般采用紅外光譜法或者核磁共振法。此外，高效液相色譜（HPLC）和凝膠色譜（GPC）可用來(lái)測(cè)定環(huán)氧樹脂聚合物的分子量，HPLC原理是分離官能團(tuán)，整個(gè)系統(tǒng)采用高壓液相系統(tǒng)，在不同比例的混合溶劑中加入緩沖劑等流動(dòng)相沖入固定相的色譜柱，在色譜柱中將各組份分離，再用檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，即對(duì)試樣進(jìn)行全面分析檢測(cè)。而凝膠色譜法是對(duì)環(huán)氧樹脂高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算以及官能團(tuán)分布測(cè)試。

3 環(huán)氧樹脂的增韌途徑及應(yīng)用方向

(1)增韌環(huán)氧樹脂無(wú)機(jī)填料可以加入納米剛性粒子。納米材料是近年來(lái)受到廣泛重視的一種新型功能材料。納米粒子具有比表面積大，表面活性高等優(yōu)點(diǎn)。通常環(huán)氧樹脂與納米粉末采用混合法及插層復(fù)合法進(jìn)行混合。環(huán)氧樹脂基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的主要物理性能有了很大的應(yīng)用改善?？梢愿鶕?jù)納米粒子的表面活性基團(tuán)極易發(fā)生鍵合作用的特點(diǎn)，對(duì)基體的結(jié)合增強(qiáng)。但是納米粒子表面能較高易團(tuán)聚，所以納米粒子很難均勻分散于樹脂之中，因此，增強(qiáng)納米粒子與環(huán)氧之間的界面相互融合、改造納米粒子表面活化性質(zhì)是提高增韌效果的關(guān)鍵。

(2)采用橡膠彈性體來(lái)增韌改性環(huán)氧樹脂。采用此種方法必須具備兩個(gè)基本條件，其一橡膠彈性體在與環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化之前必須具有良好的相容性與分散性，而且在環(huán)氧樹脂固化是，要保證橡膠能夠順利析出。由于材料的斷裂過(guò)程發(fā)生在基體樹脂中，因此此法的關(guān)鍵在于提升基體的屈服變形能力。

(3)利用熱塑性樹脂改性增韌環(huán)氧樹脂，要求對(duì)材料的熱性質(zhì)影響較小，雖然對(duì)環(huán)氧樹脂的增韌效果相對(duì)于橡膠彈性體而言，效果略差，但是熱塑性樹脂的引入不影響整體的模量，故具有很廣泛的應(yīng)用前景。

4 環(huán)氧樹脂膠粘劑的改性目標(biāo)

環(huán)氧樹脂常用作涂料或者膠黏劑的配料，其分類及相應(yīng)改性方向?yàn)椋海?）環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)類型膠黏劑。在基礎(chǔ)上提高力學(xué)性能；降低固化溫度和提高耐熱性室溫下固化，無(wú)需加熱或壓力，加熱可加速其固化。在固化過(guò)程中無(wú)揮發(fā)物產(chǎn)生。固化后之膠體系無(wú)臭，無(wú)味、無(wú)毒；（2）環(huán)氧樹脂非結(jié)構(gòu)類型膠粘劑[4]。按照不同物理性質(zhì)要求可分為：①通適型環(huán)氧樹脂膠粘劑，中心是提高在室溫固化速度；②抗低溫型環(huán)氧樹脂膠粘劑；③潮濕面、油面及水下等特殊部位使用環(huán)氧樹脂膠粘劑。對(duì)油、水、酸、堿、有機(jī)溶劑具有較強(qiáng)的抗性，可用來(lái)粘合油面、水濕面及金屬、橡膠、塑料、木材等物質(zhì)。（3）環(huán)氧樹脂特殊膠粘劑。導(dǎo)電膠粘劑主要導(dǎo)電粒子之間的相互接觸，形成電通路，使導(dǎo)電膠具有導(dǎo)電性。

[1]李娟,劉青,曹佳麗,等.阻燃環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展[J].合成樹脂及塑料,2016,33(6):76-80.

[2]傅萬(wàn)里,劉競(jìng)超.環(huán)氧樹脂粘土納米復(fù)合材料的研究(Ⅰ)—有機(jī)蒙脫土的制備與表征[J].湘潭大學(xué)自科學(xué)報(bào),2002, 24(1):68-70.

[3]周建平，徐偉箭，熊遠(yuǎn)欽，盧彥兵異氣酸醋改性光敏水性環(huán)氧丙稀酸醋的合成涂料工業(yè)，2005.35(1).

[4]宣博文,葉瀚棽,卓東賢,等.改性環(huán)氧樹脂膠粘劑的研究進(jìn)展[J].粘接,2015(12):82-88.