双酚A型环氧树脂固化原理

在环氧树脂的结构中有羟基(〉CH-OH)、醚基(-O-)和极为活泼的环氧基存在，羟基和醚基有高度的极性，使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力，而环氧基团则与介质表面(特别是金属表面)的游离键起反应，形成化学键。因而，环氧树脂具有很高的黏合力，用途很广，商业上被称作"万能胶"。此外，环氧树脂还可做涂料、浇铸、浸渍及模具等用途。但是，环氧树脂在未固化前是呈热塑性的线型结构，使用时必须加入固化剂，固化剂与环氧树脂的环氧基等反应，变成网状结构的大分子 ，成为不溶且不熔的热固性成品。环氧树脂在固化前相对分子质量都不高，只有通过固化才能形成体形高分子。环氧树脂的固化要借助固化剂，固化剂的种类很多，主要有多元胺和多元酸，他们的分子中都含有活泼氢原子，其中用得最多的是液态多元胺类，如二亚乙基三胺和三乙胺等。环氧树脂在室温下固化时，还常常需要加些促进剂(如多元硫醇)，以达到快速固化的效果。 固化剂的选择与环氧树脂的固化温度有关，在通常温度下固化一般用多元胺和多元硫胺等，而在较高温度下固化一般选用酸酐和多元酸为固化剂。不同的固化剂，其交联反应也不同。

环氧树脂的种类繁多，区别起见，常在环氧树脂的前面加上不同单体的名称。如二酚基丙烷(简称双酚A)环氧树脂(由双酚A和环氧氯丙烷制得);甘油环氧树脂(由甘油和环氧氯丙烷制得);丁烯环氧树脂(由聚丁烯氧化而得);环戊二烯环氧树脂(由二环戊二烯环氧化制得)。此外，对于同一类型的环氧树脂，也根据它们的黏度和环氧值的不同而分成不同的牌号，因此它们的性能和用途也有所差异。目前应用最广泛的是双酚A型环氧树脂的一些牌号，通常所说的环氧树脂就是指双酚A型环氧树脂。

是环氧树脂中产量最大、使用最广的一种品种，因为它有很高的透明度，也是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的:式中:n一般在0~25之间。根据相对分子质量大小，环氧树脂可以分成各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂的n平均值小于2，软化点低于50℃，也成为软环氧树脂;中等相对分子质量环氧树脂的n值在2~5之间，软化点在50~95℃之间;而n大于5的树脂(软化点在100℃以上)称为高相对分子质量树脂。

双酚A型环氧树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式:

◆环氧类涂料

◆环氧树脂玻璃钢

◆环氧树脂胶泥、砂浆

◆环氧树脂整体地坪

◆环氧-酚醛、环氧-呋喃树脂复合玻璃钢

环氧树脂的各个应用领域中,其最终的使用性能是由环氧树脂固化物提供的。环氧树脂固化物的性能取决于固化物的分子结构。而固化物的分子结构及其形成则取决于环氧树脂的结构及性能、固化剂的结构及性能、添加剂的结构及性能，以及环氧树脂的固化历程。双酚A型环氧树脂的结构对环氧树脂及其固化物性能的影响如下:

1、双酚A型环氧树脂的大分子结构具有以下特征

1)大分子的两端是反应能力很强的环氧基

2)分子主链上有许多醚键，是一种线型聚醚结构

3)n值较大的树脂分子链上有规律地、相距较远地出现许多仲羟基，可以看成是一种长链多元醇

4)主链上还有大量苯环、次甲基和异丙基

2、双酚A型环氧树脂的各结构单元赋予树脂功能 1)环氧基和羟基赋予树脂反应性，使树脂固化物具有很强的内聚力和粘接力;

2)醚键和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和粘附力;

3)醚键和C-C键使大分子具有柔顺性;

4)苯环赋予聚合物以耐热性和刚性;

5)异丙撑基减小分子间作用力，赋予树脂一定韧性;

6)-C-O-键的键能高，从而提高了耐碱性。

双酚A型环氧树脂的分子结构决定了它的性能具有以下特点:

1)是热塑性树脂，但具有热固性，能与多种固化剂、催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，几乎能满足各种使用要求

2)树脂的工艺性好。固化时基本上不产生小分子挥发物，可低压成型，能溶于多种溶剂

3)固化物有很高的强度和粘接强度

4)固化物有较高的耐腐蚀性和电性能

5)固化物有一定的韧性和耐热性

6)主要缺点是:耐热性和韧性不高，耐湿热性和耐候性差

双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂(通常用NaOH)作用下缩聚而成。

合成方法

(1)液态双酚A型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种:一步法和二步法。一步法又可分为一次加碱法和二次加碱法。二步法又可分为间歇法和连续法。

(2)固态双酚A型环氧树脂的合成方法大体上也可分为两种:一步法和二步法。一步法又可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂法。二步法又可分为本体聚合法和催化聚合法。

英文名称:bisphenol A epoxy resins

又称E型环氧树脂，化学名称双酚A二缩水甘油醚，简称EP，平均分子量3100~7000。几乎无色或淡黄色透明黏稠液体或块(片、粒)状脆性固体，相对密度1.160。溶于丙酮、甲.乙酮、环已酮、醋酸乙酯、甲苯、二甲苯、无水乙醇、乙二醇等有机溶剂。可燃。无毒。

用作聚硫密封胶的增黏剂和氯磺化聚乙烯胶黏剂的增黏交联剂。还用作聚氨酯胶黏剂的增强剂，其聚氨酯一环氧胶黏剂的剪切强度15.8MPa比单纯聚氨酯胶黏剂的剪切强度(9.0MPa)提高了76%。双组分聚氨酯胶黏剂中加入少量环氧树脂，可明显提高拉仲剪切强度。

英文术语:bisANER epoxy Resin

苯甲醛和对羟基苯甲醛分别与双酚A 反应,得到侧链含刚性苯环的酚醛树脂,然后环氧化,制备了侧链含刚性苯环的多官能度酚醛环氧树脂。以FT2IR、1H2NMR 及GPC 表征了环氧树脂的分子结构。以4,4′2 二氨基二苯砜为固化剂,对环氧树脂固化物的热力学性能及热降解性能进行了研究,结果表明:由对羟基苯甲醛与双酚A 反应制备的多官能度酚醛环氧树脂固化物的玻璃化转变温度、力学及耐热降解性能均比苯甲醛制备的酚醛环氧树脂固化物高,环氧树脂官能度的增加能提高环氧树脂固化物的综

合性能。

此环氧树脂树脂，。官能度的增加和刚性苯环结构的引入增加了环氧树脂固化物分子链链段的刚性,从而改善了环氧树脂的耐热性。

向500mL 装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的四口圆底烧瓶加入计量酚醛树脂、环氧氯丙烷和相转移剂异丙醇,通入N2 排除反应体系中的空气,搅拌下将温度升高到85 ℃醚化2h 。接着将温度维持在70 ℃,用恒压滴液漏

斗向四口烧瓶缓慢滴加计量的20% (质量分数) NaOH 溶液,滴加时间控制在1h, 然后继续反应3h 。用虹吸法将烧瓶底部生成的盐除去,加入计量的20%NaOH 溶液,继续反应1h 后,经水洗、减压脱去未反应的环氧氯丙烷和异丙

醇,即得浅棕色的固体树脂产物。

按等摩尔比,将10 g 酚醛环氧树脂和4,4′2 二氨基二苯砜的混合物于室温下溶解到50mL 的丙酮中,然后减压除去丙酮,最后将混合物浇注到模具中,按照:160 ℃ (2h ) ,190 ℃(10h ) 和220 ℃ (2h ) 的工艺对环氧树脂进行固化,制备成样品待测。

覆铜板、耐温复合材料等