环氧树脂的应用

2018/11/9 11:10:41

背景及概述[1][2]

环氧树脂简称EP,是一比较新型的热固性树脂,是在一个分子内含有两个以上环氧基的聚合物。它还包括由不闭合的羟基环生成的高分子化合物。根据各种复杂的组合,存在许多种类。比重约1.8,耐热温度为260℃,具有耐磨、耐化学腐蚀,有出色的电绝缘性等。

环氧基在硬化剂作用下,在生成羟基的同时硬化,产生令人惊异的粘着力,可谓粘接剂的杰作。其粘接对象遍及金属、陶瓷、木材、皮革与几乎所有的塑料。作为金属的粘接剂尤为突出,被称为结构粘接剂。作为涂料时涂膜既不透水又不透气并有极强的附着力有重要的应用。作为纤维强化树脂的基材,与聚酯一样,可在常温常压下成形,并能发挥比聚酯更为出色的性能。与不饱和聚酯一样有很宽的应用领域,但为更高级的用途所利用。

应用 [2]

由于在固化时环氧树脂的优良物理性能以及容易处理,它们已经被用在各种工业领域中,例如粘合剂、铸造、封装、层压、模塑、涂层和绝缘。环氧树脂通常被划分为液体类(其中环氧树脂在常温下是液体),和固体类(其中环氧树脂在常温下是固体)。通常,在储存和运输期间,这种固体类环氧树脂以粉末或片状的形式容纳于信封型容器中。由于其低的分子量,在储存和运输期间,固体类环氧树脂容易引起被称作“结块”的现象。结块是这样的现象:环氧树脂的颗粒熔合和结合。结块导致严重的处理问题:难以从容器中取出树脂,并且难以将树脂放入另一容器中使用。

近年来,在施加固体环氧树脂的用途中,例如粉末涂层或用于半导体的封装物中,趋向于使用具有进一步较低分子量的固体环氧树脂,以达到在模塑期间改 善流动性的目的。因此,上述的结块问题变得愈加严重。因此,通常为了防止结块而将环氧树脂在冷却温度下储存和运输,但存在有使得成本较高的问题。

CN200410035211.5提供一种粒状环氧树脂、其生产方法和其包装件。该环氧树脂由于具有低的熔体粘度而在模塑期间能够展现出优良的流动性,并且由于其在储存和运输期间很难引起结块而容易处理。

制备方法:

将775g苯酚和苯甲醛的缩聚物[由前述通式(1)表示的酚化合物,其中G 是氢原子,X是苯亚甲基,p1为0,n1为0-5之间的整数,并且其中n1为0的组分 的含量为43质量%]和2775g表氯代醇加入到容积为5升,并且带有温度指示器、搅拌器、和冷却管的三颈瓶中,并加热到90℃的温度以使得它们熔融。之后,在一小时内将412.5g 48.5质量%的氢氧化钠水溶液滴加到溶液中。

在此期间,反应液体的温度保持在95℃或更高,以引起反应液体的共沸。通过冷却从反应液体中蒸发的蒸汽而得到冷凝的液体。将所得到的冷凝液体进行油层/水层分离。在除去水层之后,将油层返回到反应体系。以这种方式将反应体系脱水。甚至在滴加氢氧化钠溶液之后,继续脱水30分钟。然后,在减压下,将过剩的表氯代醇从这样得到的产品中蒸馏出去,从而得到粗制的环氧树脂。将该粗制的环氧树脂溶解在1250g甲基异丁基酮(MIBK)中。将10g 48.5 质量%的氢氧化钠水溶液加入该溶液中,并保持在70℃的温度下反应1小时。反应后,加入磷酸二氢钠以中和过剩的氢氧化钠。通过用水洗涤除去作为副产品而 产生的盐。然后,通过在减压下加热而蒸馏出甲基异丁基酮和水。最后,在10托 的压力和150℃的温度,将这样得到的产品进行蒸馏处理30分钟,从而得到熔融态的环氧树脂。

该环氧树脂可以由通式(1)表示,其中,X是苯亚甲基,p1为0,n1为0-5 之间的整数,并且其中n1=0的组分(分子量为388)的含量为36质量%,并且, 此时甲基异丁基酮的含量为0.05质量%,水的含量为0.01质量%或更少。除了甲基异丁基酮和水之外,没有检测到分子量为200或更小的化合物(环氧树脂中低 分子量化合物的含量为0.06质量%)。熔融态的环氧树脂被置于密封的容器中,并然后被逐渐冷却以固化环氧树脂。之后,在温度为20℃和相对湿度为50%的大气中,用锤式研磨机粉碎固化的树脂,以这样的方式得到其中颗粒直径为2mm或更小的颗粒占粒状环氧树脂的90质量%。

该环氧树脂是褐色的固体,其环氧当量为225g/eq.,软化点为63℃,在150 ℃的熔体粘度为0.11Pa·s,并且,此时其中的甲基异丁基酮的含量为0.05质量%,水的含量为0.05质量%(在粒状环氧树脂中低分子量化合物的含量为0.1质量%)。通过将尼龙薄膜(15微米)和用抗静电涂饰剂处理过的LLDPE薄膜(70微 米)层压在气阻隔薄膜上而制备了复合薄膜[水汽渗透率(40℃与90%相对湿度):0.5g/m2·天],该气阻隔薄膜购自Mitsubishi Plastics,Inc.,其商标为TECHBARRIER V[二氧化硅-真空-涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(12微米)]。通过热密封除了顶部之外的三个面,由该复合薄膜制得了20cm宽×30cn高的信封。该信封装入1kg如上所述生产的粒状环氧树脂,并且通过热密封而进行密封。将该信封插入含有三层牛皮纸的纸袋中,从而完成了粒状环氧树脂的包装。在温度为25℃和相对湿度为85%下,将该粒状环氧树脂包装件在环境条件下储存,检测包装件中树脂的低分子量化合物(水和MIBK)的含量随时间的变化,并且观察树脂的结块状态。结果示于表1中。

主要参考资料

[1] 现代设计辞典

[2]CN200410035211.5 粒状环氧树脂,其生产方法,和粒状环氧树脂包装件

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