第二章之環氧樹脂詳解演示文稿1當前1頁，總共87頁。優選第二章之環氧樹脂2當前2頁，總共87頁。依據它們的化學性質分類為：環氧化聚烯烴過醋酸環氧樹脂環氧烯烴聚合物環氧氯丙烷樹脂雙酚A樹脂環氧氯丙烷-雙酚A縮聚物雙環氧氯丙烷樹脂2，2-雙(對羥苯基)丙烷二縮水甘油醚第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況3當前3頁，總共87頁。

①國外

1891年，德國人用對苯二酚與環氧氯丙烷反應，縮聚成樹脂并用酸酐使之固化；但是它的使用價值沒有被揭示。1930年，瑞士和美國進一步進行研究，用有機多元胺使上述樹脂固化，顯示出很高粘接強度，這才引起了人們的重視。

1935年確定雙酚A環氧樹脂的工業價值：瑞土DTF公司和美國DR公司。1936年，瑞土DTF公司生產了琥珀色環氧氯丙烷-雙酚A樹脂，并同鄰苯二甲酸酐反應，生產出用于澆鑄和模塑制品的具有工業意義的熱固性制品。1939年美國DR公司也生產出了高分子量雙酚A環氧氯丙烷樹脂并用于高級熱固性涂料。⑵環氧樹脂發展簡史第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況4當前4頁，總共87頁。1937-1939年，歐洲嘗試用環氧樹脂補牙，但沒有成功。在第二次世界大戰前，沒有全面開發環氧樹脂技術。1947年，美國的DR公司完成了環氧樹脂第一次具有工業價值的制造，它開辟了環氧氯丙烷-雙酚A樹脂的技術歷史，環氧樹脂開始了工業化開發，且被認為是優于老的酚醛樹脂和聚酯樹脂的一種技術進步。

1955年，四種基本環氧樹脂在美國獲得生產制造許可證。

1959年，酚醛環氧樹脂生產1960年，CIBA公司工業化脂環族環氧樹脂問世。1970年，多國開始制造雙酚A環氧樹脂。1980年，開發新型多官能團環氧樹脂。最近，開發水性環氧和稠環耐溫耐濕樹脂。第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況5當前5頁，總共87頁。

②國內

1956年，于沈陽和上海兩地首先研制成功。1958年，上海開始了工業化生產。1964年，開始研究一些新型環氧。1980年，中國已形成了從單體、樹脂到輔助材料，從科研、生產到應用的完整的工業體系。環氧樹脂現已成為國民經濟發展中不可缺少的材料。環氧樹脂的產量和應用水平從一個側面反映一個國家的工業技術的發達程度。6當前6頁，總共87頁。

環氧樹脂中含有獨特的環氧基，以及羥基、醚鍵等活性基團和極性基團，因而具有許多優異的性能。與其他熱固性樹脂相比較，環氧樹脂的種類和牌號最多，性能各異。環氧樹脂固化劑的種類更多，再加上眾多的促進劑、改性劑、添加劑等，可以進行多種多樣的組合和復配。從而能獲得各種各樣性能優異的、各具特色的環氧固化體系和固化物，幾乎能適應和滿足各種不同使用性能和工藝性能的要求，這是其他熱固性樹脂所無法相比的。2、環氧樹脂的性能及應用特點第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況7當前7頁，總共87頁。①力學強度高②粘接性能優異③固化收縮率小④工藝性好⑤電絕緣性好⑥穩定性好⑦耐熱性一般為80-100℃⑧環氧樹脂及其固化物的綜合性能最好耐熱品種可達200℃或更高在熱固性樹脂中⑴

性能特點8當前8頁，總共87頁。環氧樹脂固化收縮率一般為1％-2％。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為8％-10％；不飽和聚酯樹脂為4％-6％；有機硅樹脂為4％-8％)。線膨脹系數也很小，一般為6×10-5/℃。所以其產品尺寸穩定，內應力小，不易開裂。③固化收縮率小9當前9頁，總共87頁。②不同的環氧樹脂固化體系分別能在低溫、室溫、中溫或高溫固化，能在潮濕表面甚至在水中固化，能快速固化、也能緩慢固化對施工和制造工藝要求的適應性很強③在三大通用型熱固性樹脂中，環氧樹脂價格偏高，在應用上受到一定的影響④環氧樹脂可低壓成型或接觸低壓成型，因此可降低對成型設備和模具的要求，減少投資，降低成本⑵應用特點能按不同的使用性能和工藝性能要求，設計出針對性很強的最佳配方①具有極大的配方設計靈活性和多樣性它的性能優異，所以主要用于對使用性能要求高的場合，尤其是對綜合性能要求高的領域。10當前10頁，總共87頁。

①涂料

②膠粘劑

③電子電器

④工程塑料與復合材料

⑤土建工程⑴環氧樹脂的主要應用領域3、環氧樹脂的應用領域及國內外應用發展概況第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況11當前11頁，總共87頁。工業地坪涂料防靜電地板涂料防塵涂料⑴環氧樹脂的主要應用領域①涂料12當前12頁，總共87頁。2、有良好的附著力。因涂膜分子中含有的極性較大的羥基與相臨界面產生引力，如與金屬表面上的游離鍵起反應，而形成牢固的化學鍵，因而大大地加強了涂膜的附著力，擴大了對底材的適應。環氧樹脂防腐涂料特性：1、優異的耐腐蝕性能。由于環氧樹脂成膜后的分子鏈上含有很穩定的碳-碳鍵、醚鍵和苯環，結構致密，屏蔽性好，經固化后抗滲透性能優異，具有耐水性、耐鹽霧性、耐油性，還有優良的耐化學藥品性。3、具有較好的物理機械性。成膜后分子結構中的苯環上羥基已被醚化，所以質量穩定，涂膜剛柔結合，耐磨性好，涂料固體含量高，一次成膜厚，同時在固化過程中沒有小分子副產物的生成，不會產生氣體，因此還具有體積收縮性小，熱膨脹系數低等特點。13當前13頁，總共87頁。環氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結性不好之外，對于各種金屬材料如鋁、鋼、鐵、銅；非金屬材料如玻璃、木材、混凝土等；以及熱固性塑料如酚醛樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯等都有優良的粘接性能，因此有萬能膠之稱。環氧膠粘劑是結構膠粘劑的重要品種。②膠粘劑14當前14頁，總共87頁。

一類用于受力部件上的膠粘劑。一般要求膠結接頭所能承受的應力要和被粘物本身的強度相當，膠粘劑本身具有優良的耐熱性、耐介質、耐大氣老化、耐震動疲勞、低的蠕變和高的持久強度。大多以具有三維交聯結構的熱固性樹脂為主體，配以熱塑性樹脂或橡膠型增韌劑組成。主要用于機械制造和高速運載工具（如飛機、火箭、導彈）制造等現代工業技術部門中。其品種主要有環氧-尼龍、環氧-丁腈、環氧（芳胺固化）、酚醛-丁腈、酚醛-環氧、聚酰亞胺、聚苯并咪唑。用途及優點

非結構膠強度較低、耐久性差，只能由于普通、臨時性質的粘接、密封、固定，不能用于結構件粘接。

結構膠強度高、抗剝離、耐沖擊、施工工藝簡便。用于金屬、陶瓷、塑料、橡膠、木材等同種材料或者不同種材料之間的粘接。可部分代替焊接、鉚接、螺栓連接等傳統連接形式。結合面應力分布均勻，對零件無熱影響和變形。在工程中結構膠應用廣泛，主要用于構件的加固、錨固、粘接、修補等；如粘鋼，粘碳纖維，植筋，裂縫補強、密封、孔洞修補、道釘粘貼、表面防護、混凝土粘接等。結構膠粘劑（structureadhesive）15當前15頁，總共87頁。施膠系統許多雙組份配方的膠粘劑可裝在卡式膠筒內，用手動的或氣動的膠槍施膠。邊緣凹框-用結構型塑料膠粘劑將獨特的熱塑性塑料組合件（比木材更硬）粘合到下凹的邊框上。★環氧結構膠粘劑16當前16頁，總共87頁。★環氧結構膠粘劑制冷蛇形管-用環氧樹脂膠粘劑粘接和密封制冷蛇形管，重疊部分的抗剪強度可達4500psi（磅/英寸2

）。單組份的形式免除了稱量和混料的麻煩。零售商品陳列架-為了保持優良的仿木質的外觀，可用結構型塑料膠粘劑代替螺絲或釘子來裝配塑料的組合件，并可省掉表面終飾的工序。將磁鐵粘接到鋼轉子上-用雙組份環氧樹脂膠粘劑進行粘接，在室溫下固化，重疊處抗剪強度可達4500psi。空隙填補性能使不夠密合的兩個表面牢固地粘合在一起。17當前17頁，總共87頁。★快干膠用一滴快干膠即可迅速地粘接多種塑料、橡膠、金屬和其他材料。。快干膠是一種優秀的多用途產品，可用于各種裝配應用中。快干膠可用于其他膠粘劑可能無法粘接的許多種材料表面，例如粘接橡膠。膠合板和木材的修補：快干膠是一種高粘度的液體，可填充飾面和底板之間的孔洞。18當前18頁，總共87頁。電器、電機絕緣封裝件的澆注，如電磁鐵、接觸器線圈；裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。半導體元器件的塑封；環氧層壓塑料、環氧覆銅板。環氧預浸料DMD（Dacron/Mylar/Dacron）產品簡介環氧預浸漬材料是由聚酯薄膜\聚酯纖維非織布柔軟復合材料浸漬環氧樹脂經烘焙而成。該產品具有室溫貯存期長、固化溫度低、固化時間短的特點。固化物具有優異的電氣性能、粘結性能和耐熱性能，耐熱等級為F級。適用于干式變壓器低壓線圈銅（鋁）箔包襯絕緣和B級/F級電機、電器槽絕緣和匝間絕緣。材料厚度為0.18mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm，寬度4～1000mm。③電子電器19當前19頁，總共87頁。環氧板

環氧酚醛玻璃布層壓板：用無堿玻璃纖維布浸漬環氧酚醛樹脂為底材，經熱壓而成。3240板具有高的機械強度，良好的電氣性能，適用于電機、電器設備中作絕緣結構零部件，并可在潮濕的環境和變壓器油中使用。阻燃型環氧玻璃布覆銅板FR-4:含UV板、高Tg板、環保板、黑基材板、防靜電板、軟性板、環氧玻璃布、層壓絕緣板、復合基材覆銅板（CEM-1、CEM-3）及壓制多層板用半固化片。產品主要適用于制作單、雙面線路板和多層線路板，廣泛的應用于計算機、通訊設備及軍用裝備等各種電子產品。阻燃型環氧玻璃布覆銅板③電子電器20當前20頁，總共87頁。④工程塑料與復合材料高科技器材“造就”奧運冠軍

奧運會冠軍人人敬佩，但很少有人想到他(她)們使用的高科技體育器材的作用，環氧復合材料就是其中重要的一種，它曾“造就”奧運冠軍。如獲得男子自行車公路賽冠軍的德國著名車手烏爾里希的“坐騎”是用碳纖維環氧復合材料做的支架，質量僅7.5千克。碳纖維環氧增強塑料復合材料除了能做羽毛球拍、網球拍外，在其他體育用品方面也有體現，比如高爾夫球桿、自行車架、釣魚竿以及復合材料賽車、游艇等。環氧玻璃鋼拉擠型材，其成型工藝是將纖維類增強材料浸漬環氧樹脂基體后在光、電、熱一體的高速聚合裝置內固化，經牽引連續拉擠成型。主要產品：棒材，圓管，方管，矩形管，板材等型材，可按客戶要求設計生產各種規格的環氧玻璃鋼異形材。21當前21頁，總共87頁。⑤土建工程停車場環氧地坪1、水性封閉底漆2、耐輻射水性環氧中間漆

3、耐輻射水性環氧面漆適用于核島土建構筑物及核島外輻射控制區的土建構筑物的混凝土基面。具體包括反應堆廠房，核輔助廠房，核燃料廠房與換料水池，電氣廠房，連接廠房，反應堆停堆更衣室，放射源儲藏間，核廢液排放管廊，廢物輔助廠房，廢水處理廠房，固化桶儲藏庫，事故坑等的混凝土墻面與地面。22當前22頁，總共87頁。⑵環氧樹脂國內外應用發展概況國家能力（萬噸）%歐盟美國日本其它38.337.823.93628.227.817.626.4總計136100美國歐盟日本總計涂料電子電氣復合材料建筑行業粘合劑其他16.25.72.42.41.81.517.08.32.34.71.51.25.66.10.61.20.90.738.8205.38.34.23.4總計303515.090表2.2-1世界主要國家環氧樹脂生產能力表2.2-2世界主要國家環氧樹脂消費（萬噸）第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況23當前23頁，總共87頁。年代產量進口出口表觀消費199519961997199819994.03.64.25.06.03.34.65.87.39.80.070.130.260.380.417.238.079.7411.9216.21表2.2-3我國進幾年環氧樹脂產量、進出口及表觀消費（萬噸）表2.2-41998年我國環氧樹脂主要進出口國家和地區進出口量國家和地區進口量出口量國家和地區進口量出口量中國臺灣日本美國韓國瑞士德國荷蘭新加坡3390513454880286052321540118786720187621泰國香港加拿大英國馬來西亞法國其他合計84083167648026643781725092611128104704011第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況24當前24頁，總共87頁。圖2.2-1環氧樹脂消費構成25當前25頁，總共87頁。特殊結構環氧樹脂和助劑產品向著精細化、功能化、能在特殊環境下固化發展。固化產物向具有高韌性、高強度、耐輻照、耐高低溫方向發展。由此特種樹脂、固化劑、稀釋劑的品種將會有更大發展，形成多品種小批量的生產格局。隨著高分子物理學近期的發展，品種的發展已集中于采用化學或非化學合成的方法，通過共混、合金的于段來制得環氧－橡膠、環氧－熱塑性塑料、各種有機無機的填充料復合物以及環氧樹脂基機無機納米復合樹料。第二章基體材料第二節環氧樹脂

一、環氧樹脂及其應用概況4、環氧樹脂應用技術開發動向高性能化、高附加值發展，重視環境保護和生產的安全性。26當前26頁，總共87頁。⑴環氧樹脂的類型：按其化學結構和環氧基的結合方式大體上分為五大類。(a)(b)(c)(d)(e)(a)縮水甘油醚類(b)縮水甘油酯類(c)縮水甘油胺類(d)脂肪族環氧化合物(e)脂環族環氧化合物第二章基體材料第二節環氧樹脂1、環氧樹脂的類型及合成方法二、環氧樹脂的結構與性能27當前27頁，總共87頁。

此外，還有混合型環氧樹脂，即分子結構中同時具有兩種不同類型環氧基的化合物。TDE－85環氧樹脂AFG－90環氧樹脂按官能團(環氧基)的數量分為雙官能團環氧樹脂和多官能團環氧樹脂。按室溫下樹脂的狀態分為液態環氧樹脂和固態環氧樹脂。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能28當前28頁，總共87頁。

⑵環氧樹脂的合成方法環氧樹脂的合成主要有兩類方法：(a)多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活潑氫原子的化合物與環氧氯丙烷等含環氧基的化合物經縮聚而得。＋有機過氧化酸(b)鏈狀或環狀雙烯類化合物的雙鍵與過氧酸經環氧化而成。環氧化烯烴(線型、環型)烯烴多元酚多元醇多元酸多元胺(a)縮水甘油醚(b)縮水甘油酯(c)縮水甘油胺第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能29當前29頁，總共87頁。

(a)第一數字組

由5位阿拉伯數字組成。每一數字(命名順序號1、2、3、4、5)代表所指的特性，前兩位數字表示樹脂的化學組分，后三位數字分別表示樹脂黏度、環氧當量的范圍值和對改性劑或溶劑的規定。按照表2.2-5列出的命名順序號，依次標出各項性能的類別數或檔數。如果某項性能未作規定，則在相應位置以“0”表示。

(b)第二數字組

由3位阿拉伯數字組成。每一數字(命名順序號6、7、8)代表所指的特性，分別表示樹脂的密度范圍值、添加劑類型和特征。按照表2.2-5列出的命名順序號,依次標出各項性能的檔數。如果某項性能未作規定，則在相應位置以“0”表示。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能

⑴國標GB／T1844-1995的命名法按照國標GB／T1844-1995規定，環氧樹脂縮寫代號用“EP”表示。環氧樹脂牌號由兩個數字組組成，兩組數字間用“-”字線連接：第一組數字第二組數字－2、環氧樹脂的命名30當前30頁，總共87頁。命名順序號1、2345678主要性質類別或擋數化學成分黏度（23℃）Pa.s環氧當量g/mol有機改性劑或溶劑密度（23℃）g/cm3添加劑特征0未規定未規定未規定未規定未規定未規定未規定1雙酚A縮水甘油醚≤0.25≤115無無無具有規定燃燒性的材料2芳香族縮水甘油醚類（酯）>0.25～1116～150含活性劑含活性劑填料可水解含氯量低于0.2%3脂肪族縮水甘油醚類（酯）>1～5151～175含非活性劑含非活性劑有機或無機著色劑結晶傾向小4脂環族縮水甘油醚類（酯）流體,>5176～210含有機溶劑含有機溶劑填料和著色劑水溶性5環烯烴類環氧半固體211～290含活性劑和有機溶劑含活性劑和有機溶劑乳化劑耐熱性6酚醛環氧固體291～525含活性劑和有機溶劑含活性劑和有機溶劑--7鹵代環氧衍生物觸變劑526～1025----8其他含氮縮水甘油衍生物-1026～2050----9雜環化合物->2050----10烯烴類環氧------11其他元素環氧------表2.2-5環氧樹脂的主要性能31當前31頁，總共87頁。

命名舉例：例1某種環氧樹脂(EP)，化學組分為脂肪族縮水甘油醚(03)，黏度為1-5Pa·s(3)，環氧當量為29l-525g/mol(6)，不含改性劑(1)，密度為1.15-1.19(3)，未規定添加劑(0)和特征(0)。其名稱為EP03361-300。例2某種環氧樹脂(EP)，系以兩種不同化學組分(00)組成，樹脂為半固體(5)，環氧當量為211-290g/mol(5)，含有活性劑(2)，密度為1.20-1.29(4)，加有填料(2)和具有耐熱性(5)。其名稱為EP00552-425。

第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能32當前32頁，總共87頁。

環氧值:環氧值是鑒別環氧樹脂性質的最主要的指標，工業環氧樹脂型號就是按環氧值的不同來區分的。環氧值是指每100g樹脂中所含環氧基的物質的量數。環氧值的倒數乘以100就稱之為環氧當量。環氧當量的含義是；含有1moI環氧基的環氧樹脂的克數。

無機氯含量:樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡合作用而影響樹脂的固化，同時也影響固化樹脂的電性能，因此氯含量也是環氧樹脂的一項重要指標。

有機氯含量:樹脂中的有機氯含量標志著分子中末起閉環反應的那部分氯醇基團的含量，它的含量應盡可能地降低，否則也要影響樹脂的固化及固化物的性能。

第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能33當前33頁，總共87頁。

⑵國標GB／T1630-1989的命名法鑒于目前仍大量采用環氧樹脂的老型號，故將老國標GB／T1630-1989環氧樹脂分類、型號、命名”中環氧樹脂的命名摘錄于下，以便查閱。

(a)分類和代號

環氧樹脂按其主要組成物質不同而分類，并分別給以代號如下：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能34當前34頁，總共87頁。﹝b﹞命名原則第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能﹝C﹞型號35當前35頁，總共87頁。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能36當前36頁，總共87頁。環氧樹脂是一種熱塑性低聚物，性能很差。除用作聚氯乙烯的穩定劑等之外，沒有多少直接使用價值。

但是當它與固化劑進行固化反應形成三維交聯網絡結構后，則呈現出一系列優異的性能，從而具有卓越的實用價值。所以環氧樹脂的化學反應性能是環氧樹脂應用的基礎、核心。環氧樹脂在固化過程中的行為及固化物的性能取決于環氧樹脂的性能、固化劑、其他助劑的性能以及它們與樹脂之間的相互影響及合理配合；此外還和它們的固化歷程有密切關系。而這些又取決嚴它們的分子結構。環氧樹脂最大的特征是含有反應活性很高的環氧基。

第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能3、環氧樹脂的化學反應性37當前37頁，總共87頁。

⑴環氧基與活潑H原子的反應按照化學性質可把含活潑氫化合物分成堿性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。它們的活潑氫原子與環氧基會產生以下加成反應。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能38當前38頁，總共87頁。

堿性化合物按親核機理與環氧基反應，一般說來堿性大的活性大，如脂肪胺＞芳香胺。酸性化合物按親電機理與環氧基反應，．一般說來酸性大的活性大，如羧酸＞酚＞醇。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能39當前39頁，總共87頁。

⑵環氧基與其他官能團的反應

①環氧基能與HCl、HBr中的鹵素原子反應：用于環氧當量的測定第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能40當前40頁，總共87頁。

②環氧基能與聚氯丁二烯中1，2結合的烯丙基位的氯原子反應而交聯。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能41當前41頁，總共87頁。

③環氧基與氯磺酸基的反應，用于氯磺化聚乙烯與環氧樹脂的硫化。促進劑有二硫化二苯并噻唑、二鄰甲苯基胍等。

④環氧基與異氰酸基反應，季胺鹽等是其高效促進劑。最后生成惡唑烷酮。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能42當前42頁，總共87頁。

⑤環氧基與氨基甲酸酯的反應。此反應經由β-·羥乙基氨基甲酸酯，生成噁唑烷酮。叔胺(如三乙胺)和季銨鹽是該反應的有效促進劑。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能43當前43頁，總共87頁。

⑶仲羥基與其他官能團的反應相對分子質量較高的雙酚A型等環氧樹脂中還含有仲羥基。它與某些官能團的反應如下：

②仲羥基與羧基的酯化反應。用于羧基橡膠的改性及硫化，環氧樹脂的增韌及固化等。

③仲羥基與異氰酸基的反應。促進劑有叔胺、有機金屬化合物等。用于異氰酸酯的擴鏈及交聯等。

①仲羥基與羥甲基的醚化反應。用于酚醛樹脂的改性和固化。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能44當前44頁，總共87頁。

④鈦、鋯及鋁的醇鹽能通過下列螯合反應使帶有羥基的聚合物交聯。環氧樹脂用烷氧基鈦交聯可制得涂料和塑料的膠粘劑。平均相對分子質量為3000左右的環氧樹脂與三(乙酰乙酸乙酯)鋁配得性能很好的涂料。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能45當前45頁，總共87頁。

雙酚A(即二酚基丙烷)型環氧樹脂即二酚基丙烷縮水甘油醚。

它的原材料易得、成本最低，因而產量最大(在我國約占環氧樹脂總產量的90％，在世界約占環氧樹脂總產量的75％一80％)，用途最廣，被稱為通用型環氧樹脂。它也是本節重點介紹的環氧樹脂品種。

雙酚A型環氧樹脂是由二酚基丙烷(雙酚A)和環氧氯丙烷在堿性催化劑(通常用NaOH)作用下縮聚而成。其反應歷程的說法不一，尚無定論。（1）簡介第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能4、雙酚A環氧樹脂46當前46頁，總共87頁。式中“n”為平均聚合度：通常n＝0~19，調節雙酚A和環氧氯丙烷的用量比，可以制得平均相對分子質量不同的環氧樹脂。按照平均相對分子質量的大小可將雙酚A型環氧樹脂分為：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能47當前47頁，總共87頁。

①液態雙酚A型環氧樹脂(低相對分子質量環氧樹脂、軟樹脂)。平均相對分子質量較低，平均聚合度n＝0~1.8。

當n＝0~1時，室溫下為液體，如EP01441-310(E-51)，EP01451-310(E-44)，EP01551-310(E-42)等。

當n＝1~1.8時為半固體，軟化點＜55℃，如E-31。

②固態雙酚A型環氧樹脂。平均相對分子質量較高。n＝1.8~19。

當n＝1.8~5時為中等相對分子質量環氧樹脂。軟化點為55—95℃。如EP01661-310(E-20)，EP01617-310(E-12)等。

當n＞5時為高相對分子質量環氧樹脂。軟化點＞100℃，如EP01681-410(E-06)，EP01691-410(E-03)等。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能48當前48頁，總共87頁。通常環氧樹脂的n＝0~19，其相對分子質量＜6000，為低聚物。若n＞100，就具有高聚物的性能。這樣的樹脂專門命名為苯氧基樹脂（phenoxyresin），以區別于一般的環氧樹脂。苯氧基樹脂的相對分子質量較大，通常為3~4萬，環氧基含量非常少。實際上它是一種熱塑性高聚物，其最終的使用性能沒有必要通過環氧基的固化來提供。然而它含有大量仲羥基，可用作化學改性點和交聯點。例如可與異氰酸酯或三聚氰胺-甲醛樹脂進行反應。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能49當前49頁，總共87頁。（2）雙酚A型環氧樹脂的結構與性能特點雙酚A型環氧樹脂的大分子結構具有以下特征：

1)大分子的兩端是反應能力很強的環氧基。2)分子主鏈上有許多醚鍵，是一種線型聚醚結構。

3)n值較大的樹脂分子鏈上有規律地、相距較遠地出現許多仲羥基,可以看成是一種長鏈多元醇。4)主鏈上還有大量苯環、次甲基和異丙基。①雙酚A型環氧樹脂的化學結構如下第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能50當前50頁，總共87頁。②雙酚A型環氧樹脂的各結構單元賦予樹脂以下功能：

環氧基和羥基賦予樹脂反應性，使樹脂固化物具有很強的內聚力和粘接力。醚健和羥基是極性基團，有助于提高浸潤性和粘附力。醚健和C－C鍵使大分子具有柔順性。苯環賦予聚合物以耐熱性和剛性。異丙基也賦與大分子一定的剛性。一C－O－鍵的鍵能高，從而提高了耐堿性。雙酚A型環氧樹脂的分子結構決定了它的性能具有以下特點；1)是熱塑性樹脂，但具有熱固性，能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能優異的固化物，幾乎能滿足各種使用要求。2)樹脂的工藝性好。固化時基本不產生小分子揮發物，可低壓成型，能溶于多種溶劑。3)固化物有很高的強度和粘接強度。4)固化物有較高的耐腐蝕性和電性能。5)固化物有一定的韌性和耐熱性。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能51當前51頁，總共87頁。③雙酚A型環氧樹脂的質量分析和質量標準1)平均相對分子質量和相對分子質量分布

平均相對分子質量的大小決定了樹脂的環氧基含量、羥基含量、樹脂的粘度、軟化點及溶解性等性能，并對固化工藝、固化物的性能以及樹脂的應用領域等都有很大的影響：例如相對分子質量低的樹脂能溶于脂肪族和芳香族溶劑，而相對分子質量高的樹脂只能溶于酮類和酯類等強溶劑中。

相對分子質量分布會影響環氧樹脂的結晶性、粘度、軟化點等性能。例如平均相對分子質量相同而相對分子質量分布較寬的樹脂，其軟化點就偏低。因此，平均相對分子質量和相對分子質量分布是環氧樹脂的一個重要性能。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能52當前52頁，總共87頁。

2)環氧基的含量

反應活性極大的環氧基是環氧樹脂的最重要的官能團。環氧基的含量直接關系到固化物交聯密度的大小，從而成為影響固化物性能的主要因素之一。因此，在合成環氧樹脂時，環氧基的含量是控制和鑒定環氧樹脂質量的主要手段之一。在應用環氧樹脂時，環氧基的含量是環氧樹脂固化體系配方設計(選材及配比)的主要依據之一，環氧基含量的表示方法通常有三種：

第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能環氧當量、環氧值、環氧基的質量分數53當前53頁，總共87頁。環氧當量：為含1mol環氧基的環氧樹脂的質量(g)，單位為g/mol。環氧值：為100g環氧樹脂中所含環氧基的物質的量，單位為mol/100g。環氧基的質量分數：為100g環氧樹脂中所含環氧基的質量單位為％。三者的換算關系為：[環氧當量]=100/[環氧值]＝43/[環氧基的質量分數]第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能54當前54頁，總共87頁。

3）羥基含量當雙酚A型環氧樹脂的聚合度n＞0時，在樹脂的分子中就含有仲羥基。n值大，平均相對分子質量就愈大，羥基含量也愈高。羥基對環氧樹脂的固化影響很大。它能促進伯胺與環氧樹脂的固化反應，能使酸酐開環與環氧基反應，所以羥基含量愈高，則凝膠時間愈短。在有些應用場合下需要知道環氧樹脂的羥基含量來控制固化工藝。

仲羥基在環氧樹脂與金屬等的粘接中起著重要的作用。仲羥基也是環氧樹脂的活性反應點，在聚合物的改性、擴鏈及交聯等應用上也起著重要作用。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能55當前55頁，總共87頁。羥基當量：為含1mol羥基的環氧樹脂的質量(g)

，單位為g/mol。羥值：為100g環氧樹脂中所含羥基物質的量，單位為mol/100g。羥基含量表示方法：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能56當前56頁，總共87頁。4)黏度和軟化點液態雙酚A型環氧樹脂自身的黏度及固態雙酚A型環氧樹脂一定濃度溶液的黏度都隨平均相對分子質量的增加而增大，并隨相對分子質量分布(即分散性)的減小而降低。雙酚A型環氧樹脂是由聚合度不同的同系化合物組成的。所以它沒有明確的熔點，只有一個熔融溫度范圍，稱為軟化點。環氧樹脂的黏度對溫度的敏感性很大，溫度不大的改變會引起黏度的很大變化。此效應在使用環氧樹脂膠液時是很重要的。5)氯含量6)雜質含景第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能57當前57頁，總共87頁。（1）雙酚F型環氧樹脂這是為了降低雙酚A型環氧樹脂本身的黏度并具有同樣性能而研制出的一種新型環氧樹脂。通常是用雙酚F（二酚基甲烷）與環氧氯丙烷在NaOH作用下反應而得的液態雙酚F型環氧樹脂。也可合成出固態雙酚F型環氧樹脂。5、其它雙酚型環氧樹脂第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能58當前58頁，總共87頁。液態雙酚F型環氧樹脂可用于無溶劑涂料、膠粘劑、鑄塑料、玻璃鋼及碳纖維復合材料等。固態雙酚F型環氧樹脂可用作防腐涂料和粉末涂料。

雙酚F型環氧樹脂的特點是黏度小，不到雙酚A型環氧樹脂黏度的1／3，對纖維的浸漬性好。其固化物的性能與雙酚A型環氧樹脂幾乎相同，但耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能59當前59頁，總共87頁。

（2）雙酚AD型環氧樹脂通過改變樹脂的骨架結構能進一步降低樹脂本身的粘度。如把雙酚A骨架正中的兩個甲基中至少一個置換成氫，以這種結構的雙酚為原料生產出的環氧樹脂的黏度就低。雙酚骨架結構與樹脂黏度的關系如表2—10所不。雙酚AD就是有一個甲基被氫取代的雙酚。雙酚AD型樹脂的結構式為：其特點是黏度底，非結晶性，固化物性能與雙酚A型環氧樹脂基本相當第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能60當前60頁，總共87頁。表2—10雙酚骨架結構和環氧樹脂黏度的關系第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能61當前61頁，總共87頁。

（3）雙酚S型環氧樹脂(黑龍江石化院研制)是由雙酚S(4．4--二羥基二苯砜)與環氧氯丙烷在堿性條件下合成的一種耐高溫環氧樹脂，反應式：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能由于在雙酚S型環氧樹脂中用強極性的砜基取代了雙酚A型環氧樹脂的異丙基，提高了樹脂的耐熱性和熱穩定性。砜基還提高了粘結力，增加了環氧基的開環活性。

特點:高溫下強度高，熱穩定性、化學穩定性及尺寸穩定性好，與醇酸樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂等有很高的反應能力，對玻璃纖維及碳纖維有較好的潤濕性和粘結力；可用作澆注料、膠動劑、涂料、層壓塑料和復合材料。62當前62頁，總共87頁。

（4）間苯二酚型環氧樹脂由間苯二酚與環氧氯丙烷縮合而成的一種低粘度環氧樹脂，反應式

特點：是活性大，黏度小，加工工藝性好，耐熱性好，可用作耐高溫澆注料、纖維復合材料、無溶劑膠黏劑等，還可作為環氧樹脂的活性稀釋劑。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能63當前63頁，總共87頁。

（5）羥甲基雙酚A型環氧樹脂

即鄰位化雙酚A型縮水甘油醚環氧樹脂。它是一種開環活性比普通雙酚A型環氧樹脂高得多的新品種；可以室溫快速固化，甚至在-5~-10℃低氣溫下固化。羥甲基雙酚A型環氧樹脂是由羥甲基雙酚A與環氧氯丙烷在堿性催化劑作用下合成的。反應式如下：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能64當前64頁，總共87頁。羥甲基雙酚A型環氧樹脂的特點：

活性大，能低溫快速固化。可作為主體樹脂或輔助樹脂同普通雙酚A型環氧樹脂(如E-51、E-44)混合使用，固化劑可選用脂肪胺、芳香胺及它們的改性胺(如二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺等)。可制作室溫快速固化膠和負溫下使用的環氧砂漿，用來快速粘結金屬、玻璃、陶瓷、木材、硬質塑料等，以及混凝土構件的粘結和修補。特別適用于冬季施工作業。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能65當前65頁，總共87頁。（6）氫化雙酚A型環氫樹脂又稱為雙酚H型的縮水甘油醚。是由雙酚A加氫得到氫化雙酚A，再與環氧氯丙烷在堿催化下縮合而成。反應如下：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能66當前66頁，總共87頁。氫化雙酚A型環氧樹脂繞注體的參考性能為：

熱變形溫度88℃，拉伸強度73.2MPa，伸長率0.39％，壓縮強度92MPa，彎曲強度96．8MPa，耐電弧性85s氫化雙酚A型環氧樹脂的特點是：黏度小，與雙酚F型環氧樹脂相當。凝膠時間長，約為雙酚A型環氧樹脂的二倍左右。其最大特點是耐候性好。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能67當前67頁，總共87頁。

（7）有機硅改性雙酚A型環氧樹脂用有機硅聚合物(聚硅氧烷)來改性環氧樹脂，能大大改善環氧樹脂耐熱性、耐水性、韌性、耐候性較差的缺點。聚硅氧烷和環氧樹脂的相溶性較差，不易共混，因此通常采用反應的方法來改性。在催化劑作用下，出低平均相對分子質量聚硅氧烷的烷氧基、羥基、氨基、羧基、巰基等活性基團與低平均相對分子質量環氧樹脂的仲羥基及環氧基反應而得。有機硅改性環氧樹脂具有優異的力學性能、電性能、耐熱性、耐水性和粘結性能，可用于高溫、高濕、溫度劇變環境下使用的防護涂料和絕緣材料。如礦用機械、電氣機車、電纜接頭、水下裝置，以及H級電動機、潛水電動機線圈浸漬材料等。近年來有機硅改性環氧在國外發展很決，應用重點集中在半導體器件、密封膠模塑材料及涂料等方面。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能68當前68頁，總共87頁。（8）有機鈦改性雙酚A型環氧樹脂是由正鈦酸丁酯和低平均相對分子質量雙酚A型環氧樹脂的羥基進行脫醇反應而得。由于環氧樹脂中的羥基被鈦氧基取代，因此其吸水性、防潮性、介電性等都有很大提高。另外，樹脂耐熱老化性能優良。廣泛用于電氣、電機工業。如作為云母膠黏度的產品在大容量發電機的繞組絕緣上大量使用，提高了絕緣層的電氣性能，并對發電機的使用期限及運行可靠性給予了決定性的保證。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能69當前69頁，總共87頁。

（9）尼龍改性環氧樹脂

五三研究所研制并生產的尼龍改性環氧樹脂是環氧-尼龍接枝共聚物與雙氰胺-環氧樹脂預聚物的混合物。環氧-尼龍接枝共聚物是醇溶性尼龍6/66和E-51環氧樹脂在600號環氧活性稀釋劑中聚合而成。雙氰胺-環氧樹脂預聚物是雙氰胺、F-44環氧樹脂及二甲基芐胺在混合溶劑中聚合而得。將二者按比列混合即為尼龍改性環氧樹脂。特點：強度高、韌性大。用它制成的玻璃纖維增強塑料具有很高的力學性能和沖擊韌性。多用于軍工產品，如后翼片、穿甲彈彈托等。該樹脂還可用作環氧樹脂、酚醛樹脂的增韌劑。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能70當前70頁，總共87頁。是一類多官能團環氧樹脂，在其分子中有兩個以上的環氧基，因此固化物的交聯密度大，具有優良的耐熱性，強度高、模量大，電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性好。常用的有以下品種。（1）線型苯酚甲醛環氧樹脂簡稱酚醛環氧樹脂(EPN)，它是由低相對分子質量的熱塑性線型酚醛樹脂和環氧氯丙烷在堿作用下縮聚而成。兼有酚醛樹脂和雙酚A型環氧樹脂的優點。6、多酚型縮水甘油醚型環氧樹脂第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能71當前71頁，總共87頁。酚醛環氧樹脂在室溫下通常是高粘度半固體，平均聚合度n約1-3。當n＝0時即雙酚F環氧樹脂，所以酚醛環氧樹脂環氧基的反應性與雙酚F環氧樹脂頗為相似；可用胺、酸酐、咪唑等固化劑固化。在合成樹脂時，由于位阻效應，線型酚醛樹脂分子上的酚羥基并不是全都環氧化了。剩余的酚羥基往往會促使環氧基開環自聚，從而縮短了存放期。因此酚醛環氧樹脂應低溫貯存。分子結構中的酚羥基還使酚醛環氧樹脂的開環活性比較大，如咪唑可以在空溫下固化酚醛環氧樹脂。特點：環氧基含量高，樹脂粘度大，固化物交聯密度大，具有優良的熱穩定性、力學件能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。用途：層壓、模壓、纏繞、澆注等成型工藝以制作玻璃鋼結構件、電器元件等，也可用作膠粘劑。國內主要生產廠有無錫樹脂廠、岳陽石化總廠環氧樹脂廠、上海樹脂廠、三木集團公司、晨光院二分廠、南通化工二廠等。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能72當前72頁，總共87頁。（2）鄰甲酚甲醛環氧樹脂（ECN）

鄰甲酚甲醛環氧樹脂的性能大體上與苯酚甲醛環氧樹脂相似。但由于酚醛的鄰位被甲基取代，空間位阻效應使其環氧基的反應活性低于EPN，ECN比EPN的軟化點高，固化物的性能更優越。這一特性使ECN被大量用作集成電路(IC)和各種電子電路、電子元件的封裝材料。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能73當前73頁，總共87頁。

（3）間苯二酚甲醛環氧樹脂間苯二酚與甲醛在草酸催化下縮合成低相對分子質量的間苯二酚甲醛樹脂后，再在NaOH作用下與環氧氯丙烷反應制得間苯二酚甲醛四縮水甘油醚環氧樹脂。分子結構式為：特點：具有較高的活性，固化物的耐熱性、耐腐蝕性及電性能優良，可用作耐高溫澆注料、膠粘劑、涂料及復合材料。可用作其他環氧樹脂的改性劑。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能74當前74頁，總共87頁。

（4）其他多酚型縮水甘油醚環氯樹脂

①1，1，2，2一四(對羥基苯基)乙烷四縮水甘油醚環氧樹脂簡稱四酚基乙烷四縮水甘油醚環氧樹脂。分子結構式為：它與碳纖維、芳綸纖維制成的高性能復合材料已用于宇航工業。還可用于印刷電路板、封裝材料和粉末涂料等。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能75當前75頁，總共87頁。

②三酚基甲烷三縮水甘油醚環氧樹脂為紅色固體。分子結構式為：軟化點72~78℃，環氧值0.32，固化物的熱變形溫度可達260℃以上，有良好的韌性和濕熱強度，可耐長期高溫氧化。該樹脂可單獨使用，也可對通用型環氧樹脂共混改性，用作高性能復合材料、封裝材料等。第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能76當前76頁，總共87頁。

（3）均苯三酚三縮水甘油醚環氧樹脂由均苯三酚與環氧氯丙烷在芐基三甲基溴化銨催化下進行加成反應，其生成物再與甲醇鈉反應，脫HCl閉環形成該樹脂。其分子結構式為：第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能77當前77頁，總共87頁。脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂是由二個或二個以上環氧基與脂肪鏈直接相連而成。在分子結構里沒有苯環、脂環和雜環等環狀結構。這類樹脂絕大多數粘度很小，大多數品種具有水溶性，大多數是長鏈型分子，因此富有柔韌性。但其耐熱性較差。其主要用途為：(1)環氧樹脂的改性劑(活性稀釋劑)(2)纖維整理劑(3)玻璃纖維及其織物的浸潤劑(4)制備改性胺固化劑

(5)氯化物的穩定劑(6)有些品種可以單獨作為水性環氧樹脂用于水性涂料、水性膠粘劑以及環氧樹脂砂漿和混凝土中。7、脂肪族縮水甘油醚型環氧樹脂第二章基體材料第二節環氧樹脂

二、環氧樹脂的結構與性能78當前78頁，總共87頁。縮水甘油酯型環氧樹脂是20世紀50年代發展起來的一類環氧樹脂，是分子結構中含有二個或二個以上縮水甘油酯基的化合物。縮水甘油酯型環氧樹