環(huán)氧樹脂的性能及其生產(chǎn)原理
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-05-22
我們先來(lái)介紹一下上海某自行車廠兩千噸油壓機(jī)是如何誕生的。為了采用先進(jìn)的“少無(wú)切削”技術(shù),增產(chǎn)沖擊模具和零件,需要制造一臺(tái)兩千噸油壓機(jī),廠里缺乏大型加工設(shè)備;而用整塊料制機(jī),一且產(chǎn)生裂縫也會(huì)延伸。工人們建議把油壓機(jī)橫梁和底座改為鋼板結(jié)構(gòu),分成小塊加工,然后象搭積木一樣把它拼起來(lái)。但是要吃這么大的力,可用什么方法把這些鋼板拼起來(lái)呢?如用鉚接或螺釘緊固,要打洞,吃力就不均勻。于是他們組織了三結(jié)合試驗(yàn)小組,廣泛進(jìn)行調(diào)査研究,分析材料性能,計(jì)算承受壓力,終于用環(huán)氧樹脂粘合劑把30塊鋼板一一粘結(jié)起來(lái),一臺(tái)兩千噸油壓機(jī)就這樣制造成功了。
為什么環(huán)氧樹脂能有這么大的本領(lǐng)?環(huán)氧樹脂作為粘合劑應(yīng)該如何使用?環(huán)氧樹脂這類熱固性塑料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上還有哪些其他用途?我們將對(duì)這些問(wèn)題展開初步的討論。
在化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)
的樹脂,叫做環(huán)氧樹脂。它本身是含有環(huán)氧基團(tuán)的線型高分子化合物,具有熱塑性,熔點(diǎn)為145~155℃,不耐水及溶劑,故實(shí)用價(jià)值不大。當(dāng)它與有機(jī)胺類、酸酐類化合物(俗稱硬化劑)作用后,由于分子鏈中環(huán)氧基、羥基的活性,隨即進(jìn)行化學(xué)交聯(lián),固化成不溶不熔的體型結(jié)構(gòu),這種體型的熱固性樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電氣絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性和對(duì)金屬、非金屬材料有優(yōu)異的粘結(jié)力。因此,在機(jī)械、電氣、化工、軍事上得到了廣泛的應(yīng)用。
下面簡(jiǎn)單介紹目前產(chǎn)量最大、用得最廣的一個(gè)品種——雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)過(guò)程。它是由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A(即二酚基丙烷)在堿的作用下縮聚而成,其反應(yīng)式為:
這個(gè)反應(yīng)實(shí)際上可以看成酚類在NaOH作用下,首先生成酚鈉,然后與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成環(huán)氧丙基苯醚,如:
如用二元酚:
反應(yīng)終了后,用水洗去生成的NaCl,再脫水即得樹脂。根據(jù)反應(yīng)時(shí)所用原料的配比,制得的環(huán)氧樹脂分子量可由400~4500不等,外觀可是粘稠的液體到固體。
這種樹脂本身不因受熱、陽(yáng)光或氧的影響引起任何反應(yīng),這對(duì)儲(chǔ)藏有極大好處。此外,環(huán)氧樹脂能溶于丙酮、戊醇、乙二醇、甲苯、二甲苯、環(huán)己酮等溶劑中,故常用它們來(lái)降低樹脂的粘度,以便于使用。