環氧樹脂的改性及探究

葛蕾（西北民族大學化工學院，甘肅蘭州 730124）

環氧樹脂的改性及探究

葛蕾（西北民族大學化工學院，甘肅蘭州 730124）

環氧樹脂通常的定義是：分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機化合物，由于其物理性質和化學性質穩定良好，所以廣泛用于低溫工程、航空航天、絕緣材料等領域。但是環氧樹脂固化后自身脆性大、韌性差，所以提高環氧樹脂的韌性是使其適用于工業的基本需求是本次研究的熱點。本論文主要對環氧樹脂的制備過程，重點介紹環氧樹脂的固化方式、以及增韌改性等方面的研究工作，并對其研究應用前景進行了展望。

環氧樹脂；改性增韌；固化；應用

固化后的環氧樹脂具有良好的物理化學性能，例如制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好、絕緣性、粘接性優良等[1]。化工技術的不斷發展，在應用中對環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氧樹脂，除了需要一定的耐熱性、粘接性之外，還應具有制品尺寸穩定性好，收縮率好，良好的介電性能，。本文對高性能環氧樹脂的研究現狀進行了簡單論述。

1 環氧樹脂的制備

1.1 主要試劑

(l)E44、5E1型環氧樹脂,岳陽石化總廠環氧樹脂廠生產; (2)未改性蒙脫土MMT、有機化蒙脫土A—MMT、B一MMT; (3)N,N’一二甲基節胺(BDMA)CP,上海化學試劑總廠;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型拉力試驗機,廣州試驗儀器廠生產。

(6)XJJ一5型沖擊試驗機

稱取計量的有機蒙脫土(A—MMT或B一MMT),用丙酮作溶劑使之分散均勻,然后加入計量的環氧預聚物[2]。攪拌均勻后抽空脫溶劑,然后加入計量的固化劑BDMA或METHPA,,攪勻后繼續抽空脫氣,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氧樹脂。

2 環氧樹脂表觀性能測定方法

環氧樹脂的單體或者聚合條件不同，所以可能合成不同結構性能的樹脂，如果想滿足實際生產的需要，必須在環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境條件不同，最后所得的固化產物又有著不同的性質[3]。

（一）對環氧樹脂的固化過程：1.差示掃描熱分析，在機器程序選擇的溫度下，根據式樣和參照物與溫度的關系，測量輸入溫度范圍寬，該法操作簡單，分辨率高、也相對節約樣品。所以通常在有機化合物及藥物分析過程中使用；2.采用差熱分析，這種方法的原理是：在在相同環境中等速變溫的情況下，用穩定的參比物與等量的未知物相比較，來得出未知物的物理、化學性質，以及出現暫時的增高或降低的變化趨勢。3.熱釋電流，此法是駐極體在無外電場作用下受熱時，因駐極體內原先被凍結的取向偶極矩的解取向、被俘獲在陷阱內的真實電荷解俘獲以及電極極板上感應電荷的釋放而產生的電流。

環氧樹脂結構的測定有很多種，但工業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）可用來測定環氧樹脂聚合物的分子量，HPLC原理是分離官能團，整個系統采用高壓液相系統，在不同比例的混合溶劑中加入緩沖劑等流動相沖入固定相的色譜柱，在色譜柱中將各組份分離，再用檢測器進行檢測，即對試樣進行全面分析檢測。而凝膠色譜法是對環氧樹脂高聚物的相對分子質量的計算以及官能團分布測試。

3 環氧樹脂的增韌途徑及應用方向

(1)增韌環氧樹脂無機填料可以加入納米剛性粒子。納米材料是近年來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，表面活性高等優點。通常環氧樹脂與納米粉末采用混合法及插層復合法進行混合。環氧樹脂基無機納米復合材料的主要物理性能有了很大的應用改善。可以根據納米粒子的表面活性基團極易發生鍵合作用的特點，對基體的結合增強。但是納米粒子表面能較高易團聚，所以納米粒子很難均勻分散于樹脂之中，因此，增強納米粒子與環氧之間的界面相互融合、改造納米粒子表面活化性質是提高增韌效果的關鍵。

(2)采用橡膠彈性體來增韌改性環氧樹脂。采用此種方法必須具備兩個基本條件，其一橡膠彈性體在與環氧樹脂進行固化之前必須具有良好的相容性與分散性，而且在環氧樹脂固化是，要保證橡膠能夠順利析出。由于材料的斷裂過程發生在基體樹脂中，因此此法的關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氧樹脂，要求對材料的熱性質影響較小，雖然對環氧樹脂的增韌效果相對于橡膠彈性體而言，效果略差，但是熱塑性樹脂的引入不影響整體的模量，故具有很廣泛的應用前景。

4 環氧樹脂膠粘劑的改性目標

環氧樹脂常用作涂料或者膠黏劑的配料，其分類及相應改性方向為：（1）環氧樹脂結構類型膠黏劑。在基礎上提高力學性能；降低固化溫度和提高耐熱性室溫下固化，無需加熱或壓力，加熱可加速其固化。在固化過程中無揮發物產生。固化后之膠體系無臭，無味、無毒；（2）環氧樹脂非結構類型膠粘劑[4]。按照不同物理性質要求可分為：①通適型環氧樹脂膠粘劑，中心是提高在室溫固化速度；②抗低溫型環氧樹脂膠粘劑；③潮濕面、油面及水下等特殊部位使用環氧樹脂膠粘劑。對油、水、酸、堿、有機溶劑具有較強的抗性，可用來粘合油面、水濕面及金屬、橡膠、塑料、木材等物質。（3）環氧樹脂特殊膠粘劑。導電膠粘劑主要導電粒子之間的相互接觸，形成電通路，使導電膠具有導電性。

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

[2]傅萬里,劉競超.環氧樹脂粘土納米復合材料的研究(Ⅰ)—有機蒙脫土的制備與表征[J].湘潭大學自科學報,2002, 24(1):68-70.

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

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