環氧樹脂合成工藝
1、 定義及發展史
1.1 定義
環氧樹脂（Epoxy Resin）是泛指含有2個或兩個以上環氧基，以脂肪族或芳香族為主鏈的高分子預聚物。（某些環氧化合物因具有環氧樹脂的基本屬性在稱呼時也被不加區別地稱為環氧樹脂）。典型的環氧樹脂結構為：
化學名稱：雙酚A二縮水甘油醚
英文名稱：Diglycidyl ether of bis phenol A（縮寫DGEBP A）
環氧基是環氧樹脂的特性基團，它的含量多少是這種樹脂重要的指標。描述環氧基含量有3種不同的方法。
環氧當量 是指含有1mol環氧樹脂的質量，低相對分子質量（分子量）環氧樹脂的環氧當量為175－200g/mol，隨著分子是的增大環氧基間的鏈段越長，所以高分子量環氧樹脂的環氧當量就相應的高。如果在樹脂的鏈段中沒有支鏈，是線型分子，鏈段的兩端都是以一個環氧基為終止，那么環氧當量將是樹脂平均分子量的一半。由此可推導出，分子量＝環氧當量×2，這一公式只適用于上述理想狀態。環氧當量這個物理量常被美國、歐洲各國、日本等國采用。
環氧值 每100g樹脂中所含有環氧在的物質的量（摩爾）。這種表示方法有利于固化劑用量的計量和用量的表示。因為固化劑用量的含義是每100g環氧樹脂中固化劑的加入量（part perhundred of resin縮寫成phr）。我國采用環氧值這一概念。
環氧質量分數 每100g樹脂中含有環氧基的質量（克）。這一物理量是俄羅斯、東歐各國所慣用的。
3種表示方式之間的互相換算公式如下：
環氧基分子量為43/mol
環氧質量分數＝環氧基分子量環×環氧值
環氧樹脂是一種以液態到固態的物質。它幾乎沒有單獨的使用價值，一般只有和固化劑反應生成三維網狀結構的不溶不熔聚合物才有應用價值。因引環氧樹脂歸屬于熱固性的樹脂范疇。這種由預聚體變成固化產物。按其用途分別稱為環氧樹脂涂層、環氧樹脂膠粘劑、環氧樹脂層壓板、環氧樹脂澆鑄料等。
1.2 發展史
環氧樹脂的發明曾經歷了相當長的時期，它的工業化生產和應用僅是近40年的事情。
在19世紀末和20世紀初兩個重大的發現揭開了環氧樹脂發明的帷幕。遠在1891年德國的Lindmann用對苯二酚和環氧氯丙烷反應生成了樹脂狀產物。1909年俄國化學家Prileschajew發現用過氧化苯甲醚和烯烴反應可生成環氧化合物。這兩種化學反應至今仍是環氧樹脂合成中的主要途徑。
1934年Schlack用胺類化合物使含有大于一個環氧基團的化合物聚合制得了高分子聚合物，并作為德國的發表。1938年這后的幾年間瑞士的Pierre castan及美國的S.O.Greenlee所發表的多項都揭示了雙酚A和環氧氯丙烷經縮聚反應能制得環氧樹脂；用有機多元胺類或鄰苯二甲酸均可使樹脂固化，并具有優良的粘接性。這些研究成果促使了美De Voe-Raynolds公司在1947年進行了次具有工業生產價值的環氧樹脂的制造。不久瑞士的CIBA公司、美國的Shell公司以及De Chemical公司都開始了環氧樹脂的工業化生產及應用開發工作。到了20世紀50年代初期環氧樹脂在電氣絕緣澆鑄、防腐蝕涂料、金屬的粘接等應用領域有了突破。于是環氧樹脂作為一個行業蓬勃發展起來了。
我國的環氧樹脂的開發始于1956年，在沈陽、上海兩地先獲得了成功。1958年上海開始工業化生產。
經過40余年的努力，我國環氧樹脂生產和應用得到了迅速的發展。目前生產廠家已達100余家。生產的品種、產量日益增多，質量不斷提高，在現代化的建設中正起著越來越重要的作用。但是以生產規模、產品質量、品種方面和先進水平相比差距還很大。我們必須用跳躍式發展模式，向著“規?；⒏呒兓?、精細化、專用化、系列化、功能化”六化方向發展，才能滿足各行各業對環氧樹脂的需求。
2、 環氧樹脂的特性
環氧樹脂通用的具有代表性的品種是雙酚A二縮水甘油醚，通稱為雙酚A型環氧樹脂。
從它的化學結構來分析具有以下特性：
2.1 粘接強度高、粘接面廣
環氧樹脂結構中含有羥基、醚鍵和活性極大的環氧基，它們使環氧樹脂的分子和相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，尤其是環氧基又能在固化劑作用下發生交聯聚合反應生成三維網狀結構的大分子，分子本身有了一定的內聚力。因此環氧樹脂型膠粘劑粘接性特別強，除了聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯不能直接用環氧樹脂膠粘劑粘接外，對開絕大多數的金屬和非金屬都具有良好的粘接性，因此它有萬膠的美稱。它與許多非金屬材料（玻璃、陶瓷、木材）的粘接強度往往超過材料本身的強度，因此可用于許多受力結構件中，是結構型膠粘劑的主要組成之一。
2.2 收縮率低
環氧樹脂的固化主要是依靠環氧基的開環加成聚合，因此固化過程中不產生低分子物；環氧樹脂本身具有仲羥基，再加上環氧基固化時派生的部分殘留羥基，它們的氫鍵締合作用使分子排列緊密，因此環氧樹脂的固化收縮率是熱固性樹脂中低的品種之一，一般為1%－2%。如果選用適當的填可使固化收縮率降至0.2%。
環氧樹脂固化收縮率低這一特點使加工制品尺寸穩定。內應力小，不易開裂。因此環氧樹脂在澆鑄成型加工中獲得廣泛的應用。
2.3 穩定性好
環氧樹脂只要不含有酸、堿、鹽等雜質，是不易變質的，如果貯存得好（如密封、不受潮、不遇高溫）可以有1年的使用壽命，1年后如果檢驗合格仍可使用。
固化后的環氧樹脂主鏈是醚鍵和苯環、三向交聯結構致密又封閉，因此它既耐酸又耐堿及多種介質。
2.4 優良的電絕緣性
固化后的環氧樹脂吸水率低，不再具有活性基團和游離的離子，因此具有優異的電絕緣性。
2.5 機械強度高
固化后的環氧樹脂具有很強的內聚力，而分子結構致密，所以它的機械強度相對地高于酚醛樹脂和聚酯樹脂。
2.6 良好的加工性
環氧樹脂配方組分的靈活性、加工工藝和制品性能的多樣性是高分子材料中罕見的。
固化前的環氧樹脂是熱塑性的，低分子量的呈液體，中、高分子量的呈固態，加熱可降低樹脂的粘度。在樹脂的軟化點以上溫度范圍下環氧樹脂和固化劑，其它助劑、填料有良好的混溶性。由于在固化過程中沒有低分子物質放出，可以在常壓下成型，不要求放氣或變動壓力，因此操作十分方便，不需要過分高的技術設備。
1.1 定義
環氧樹脂（Epoxy Resin）是泛指含有2個或兩個以上環氧基，以脂肪族或芳香族為主鏈的高分子預聚物。（某些環氧化合物因具有環氧樹脂的基本屬性在稱呼時也被不加區別地稱為環氧樹脂）。典型的環氧樹脂結構為：
化學名稱：雙酚A二縮水甘油醚
英文名稱：Diglycidyl ether of bis phenol A（縮寫DGEBP A）
環氧基是環氧樹脂的特性基團，它的含量多少是這種樹脂重要的指標。描述環氧基含量有3種不同的方法。
環氧當量 是指含有1mol環氧樹脂的質量，低相對分子質量（分子量）環氧樹脂的環氧當量為175－200g/mol，隨著分子是的增大環氧基間的鏈段越長，所以高分子量環氧樹脂的環氧當量就相應的高。如果在樹脂的鏈段中沒有支鏈，是線型分子，鏈段的兩端都是以一個環氧基為終止，那么環氧當量將是樹脂平均分子量的一半。由此可推導出，分子量＝環氧當量×2，這一公式只適用于上述理想狀態。環氧當量這個物理量常被美國、歐洲各國、日本等國采用。
環氧值 每100g樹脂中所含有環氧在的物質的量（摩爾）。這種表示方法有利于固化劑用量的計量和用量的表示。因為固化劑用量的含義是每100g環氧樹脂中固化劑的加入量（part perhundred of resin縮寫成phr）。我國采用環氧值這一概念。
環氧質量分數 每100g樹脂中含有環氧基的質量（克）。這一物理量是俄羅斯、東歐各國所慣用的。
3種表示方式之間的互相換算公式如下：
環氧基分子量為43/mol
環氧質量分數＝環氧基分子量環×環氧值
環氧樹脂是一種以液態到固態的物質。它幾乎沒有單獨的使用價值，一般只有和固化劑反應生成三維網狀結構的不溶不熔聚合物才有應用價值。因引環氧樹脂歸屬于熱固性的樹脂范疇。這種由預聚體變成固化產物。按其用途分別稱為環氧樹脂涂層、環氧樹脂膠粘劑、環氧樹脂層壓板、環氧樹脂澆鑄料等。
1.2 發展史
環氧樹脂的發明曾經歷了相當長的時期，它的工業化生產和應用僅是近40年的事情。
在19世紀末和20世紀初兩個重大的發現揭開了環氧樹脂發明的帷幕。遠在1891年德國的Lindmann用對苯二酚和環氧氯丙烷反應生成了樹脂狀產物。1909年俄國化學家Prileschajew發現用過氧化苯甲醚和烯烴反應可生成環氧化合物。這兩種化學反應至今仍是環氧樹脂合成中的主要途徑。
1934年Schlack用胺類化合物使含有大于一個環氧基團的化合物聚合制得了高分子聚合物，并作為德國的發表。1938年這后的幾年間瑞士的Pierre castan及美國的S.O.Greenlee所發表的多項都揭示了雙酚A和環氧氯丙烷經縮聚反應能制得環氧樹脂；用有機多元胺類或鄰苯二甲酸均可使樹脂固化，并具有優良的粘接性。這些研究成果促使了美De Voe-Raynolds公司在1947年進行了次具有工業生產價值的環氧樹脂的制造。不久瑞士的CIBA公司、美國的Shell公司以及De Chemical公司都開始了環氧樹脂的工業化生產及應用開發工作。到了20世紀50年代初期環氧樹脂在電氣絕緣澆鑄、防腐蝕涂料、金屬的粘接等應用領域有了突破。于是環氧樹脂作為一個行業蓬勃發展起來了。
我國的環氧樹脂的開發始于1956年，在沈陽、上海兩地先獲得了成功。1958年上海開始工業化生產。
經過40余年的努力，我國環氧樹脂生產和應用得到了迅速的發展。目前生產廠家已達100余家。生產的品種、產量日益增多，質量不斷提高，在現代化的建設中正起著越來越重要的作用。但是以生產規模、產品質量、品種方面和先進水平相比差距還很大。我們必須用跳躍式發展模式，向著“規?；⒏呒兓?、精細化、專用化、系列化、功能化”六化方向發展，才能滿足各行各業對環氧樹脂的需求。
2、 環氧樹脂的特性
環氧樹脂通用的具有代表性的品種是雙酚A二縮水甘油醚，通稱為雙酚A型環氧樹脂。
從它的化學結構來分析具有以下特性：
2.1 粘接強度高、粘接面廣
環氧樹脂結構中含有羥基、醚鍵和活性極大的環氧基，它們使環氧樹脂的分子和相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，尤其是環氧基又能在固化劑作用下發生交聯聚合反應生成三維網狀結構的大分子，分子本身有了一定的內聚力。因此環氧樹脂型膠粘劑粘接性特別強，除了聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯不能直接用環氧樹脂膠粘劑粘接外，對開絕大多數的金屬和非金屬都具有良好的粘接性，因此它有萬膠的美稱。它與許多非金屬材料（玻璃、陶瓷、木材）的粘接強度往往超過材料本身的強度，因此可用于許多受力結構件中，是結構型膠粘劑的主要組成之一。
2.2 收縮率低
環氧樹脂的固化主要是依靠環氧基的開環加成聚合，因此固化過程中不產生低分子物；環氧樹脂本身具有仲羥基，再加上環氧基固化時派生的部分殘留羥基，它們的氫鍵締合作用使分子排列緊密，因此環氧樹脂的固化收縮率是熱固性樹脂中低的品種之一，一般為1%－2%。如果選用適當的填可使固化收縮率降至0.2%。
環氧樹脂固化收縮率低這一特點使加工制品尺寸穩定。內應力小，不易開裂。因此環氧樹脂在澆鑄成型加工中獲得廣泛的應用。
2.3 穩定性好
環氧樹脂只要不含有酸、堿、鹽等雜質，是不易變質的，如果貯存得好（如密封、不受潮、不遇高溫）可以有1年的使用壽命，1年后如果檢驗合格仍可使用。
固化后的環氧樹脂主鏈是醚鍵和苯環、三向交聯結構致密又封閉，因此它既耐酸又耐堿及多種介質。
2.4 優良的電絕緣性
固化后的環氧樹脂吸水率低，不再具有活性基團和游離的離子，因此具有優異的電絕緣性。
2.5 機械強度高
固化后的環氧樹脂具有很強的內聚力，而分子結構致密，所以它的機械強度相對地高于酚醛樹脂和聚酯樹脂。
2.6 良好的加工性
環氧樹脂配方組分的靈活性、加工工藝和制品性能的多樣性是高分子材料中罕見的。
固化前的環氧樹脂是熱塑性的，低分子量的呈液體，中、高分子量的呈固態，加熱可降低樹脂的粘度。在樹脂的軟化點以上溫度范圍下環氧樹脂和固化劑，其它助劑、填料有良好的混溶性。由于在固化過程中沒有低分子物質放出，可以在常壓下成型，不要求放氣或變動壓力，因此操作十分方便，不需要過分高的技術設備。
