環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及不飽和聚酯樹脂被稱為三大通用型熱固性樹脂。它們是熱固性樹脂頂用量最大、應用最廣的品種。環(huán)氧樹脂中含有獨特的環(huán)氧基,以及輕基、醚鍵等活性基團和極性基團,因而具有很多優(yōu)異的機能。與其他熱固性樹脂比擬較,環(huán)氧樹脂的種類和牌號最多,機能各異。環(huán)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組配。從而能獲得各種各樣機能優(yōu)異的、各具特色的環(huán)氧固化體系和固化物。幾乎能適應和知足各種不同使用機能和工藝機能的要求。這是其他熱固性樹脂所無法比擬的。
1、環(huán)氧樹脂及其固化物的機能特點
(1)力學機能高。環(huán)氧樹脂具有很強的內聚力,分子結構致密,所以它的力學機能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。
(2)粘接機能優(yōu)異。環(huán)氧樹脂固化體系中活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性團體賦予環(huán)氧固化物以極高的粘接強度。再加上它有很高的內聚強度等力學機能,因此它的粘接機能特別強,可用作結構膠。
(3)固化收縮率小。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%)。線脹系數也很小,一般為6×10-5/℃。所以其產品尺寸不亂,內應力小,不易開裂。
(4)工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時基本上不產生低分子揮發(fā)物,所以可低壓成型或接觸壓成型。配方設計的靈活性很大,可設計出適合各種工藝性要求的配方。
(5)電機能好。是熱固性樹脂中介電機能最好的品種之一。
(6)不亂性好。分歧堿、鹽等雜質的環(huán)氧樹脂不易變質。只要貯存得當(密封、不受潮、不遇高溫),其貯存期為1年。超期后若檢修合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學不亂性。其耐堿、酸、鹽等多種介質侵蝕的機能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。
(7)環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80~100℃。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達200℃或更高。
(8)在熱臥性樹脂中,環(huán)氧樹脂及其固化物的綜合機能最好。
2、環(huán)氧樹脂的應用特點
(1)具有極大的配方設計靈活性和多樣性。能按不同的使用機能和工藝機能要求,設計出針對性很強的最佳配方。這是環(huán)氧樹脂應用中的一大特點和長處。但是每個最佳配方都有一定的合用范圍(前提),不是在任何工藝前提和任意使用前提下都宜采用。也就是說沒有“萬能”的最佳配方。必需根據不同的前提,設計出不同的最佳配方。因為不同配方的環(huán)氧樹脂固化體系的固化原理不完全相同,所以環(huán)氧樹脂的固化歷程,即固化工藝前提對環(huán)氧固化物的結構和機能影響極大。相同的配方在不同的固化工藝前提下所得產品的機能會有非常的大的差別。所以準確地作出最佳材料配方設計和工藝設計是環(huán)氧樹脂應用技術的樞紐,也是技術秘要所在。要能出產和開發(fā)出自己所需機能的環(huán)氧材料,就必需設計出相應的專用配方及其成型工藝前提。因此,就必需深入了解和把握環(huán)氧樹脂及其固化劑、改性劑等的結構與機能、它們之間的反應機理以及對環(huán)氧固化物結構及機能的影響。這樣才能在材料配方設計和工藝設計中得心應手,運用自如,取得最佳方案,出產和開發(fā)出機能最佳、本錢最低的環(huán)氧材料和制品。
(2)不同的環(huán)氧樹脂固化體系分別能在低溫、室溫、中溫或高溫固化,能在濕潤表面甚至在水中固化,能快速固化、也能緩慢固化,所以它對施工和制造工藝要求的適應性很強。環(huán)氧樹脂可低壓成型或接觸壓成型,因此可降低對成型設備和模具的要求,減少投資,降低本錢。
(3)在三大通用型熱固性樹脂中,環(huán)氧樹脂的價格偏高,從而在應用上受到一定的影響。但是,因為它的機能優(yōu)異,所以主要用于對使用機能要求高的場合,尤其是對綜合機能要求高的領域。