环氧树脂使用教案优秀课件.ppt

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1、环氧树脂使用教案1第1页，本讲稿共36页 环氧树脂（环氧树脂（Epoxy Resin）指分子结构中含有指分子结构中含有2个或个或2个以上环氧基并在适个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、

2、电子、家电、汽车及航空航天等领域。家电、汽车及航空航天等领域。2第2页，本讲稿共36页 环氧树脂及其固化物的性能特点环氧树脂及其固化物的性能特点 (1)力学性能高力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。树脂。(2)附着力强附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化

3、物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。(3)固化收缩率小固化收缩率小。一般为。一般为12。是热固性树脂中固化收。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一缩率最小的品种之一(酚醛树脂为酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂；不饱和聚酯树脂为为46；有机硅树脂为；有机硅树脂为48)。线胀系数也很小，一般。线胀系数也很小，一般为为610-5-5/。所以固化后体积变化不大。所以固化后体积变化不大。3第3页，本讲稿共36页 (4)工艺性好工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接

4、触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。末涂料及水性涂料等环保型涂料。(5)优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。品种之一。(6)稳定性好，抗化学药品性优良稳定性好，抗化学药品性优良。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为，其贮存期为1年。超年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化

5、学稳定性。其耐碱、期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。油箱内壁衬里等。(7)环氧固化物的耐热性一般为环氧固化物的耐热性一般为80100。环氧树脂的耐热品种可。环氧树脂的耐热品种可达达2

6、00或更高。或更高。4第4页，本讲稿共36页 环氧树脂也存在一些缺点环氧树脂也存在一些缺点，比如耐候性差，环氧树脂中一般含，比如耐候性差，环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚A型型环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光泽，逐渐粉化，因此不宜用环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光泽，逐渐粉化，因此不宜用作户外的面漆。另外，环氧树脂低温固化性能差，一般需在作户外的面漆。另外，环氧树脂低温固化性能差，一般需在10以以上固化，在上固化，在10以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶

7、、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便。港湾、油槽等寒季施工十分不便。5第5页，本讲稿共36页 二、环氧树脂的特性指标 环氧树脂有多种型号，各具不同的性能，其性能可由特性指标确定。（1）环氧当量（或环氧值）：环氧当量（或环氧值）是环氧树脂最重要的特性指标，表征树脂分子中环氧基的含量。环氧当量是指含有1mol环氧基的环氧树脂的质量克数，以EEW表示。而环氧值是指100g环氧树脂中环氧基的摩尔数。环氧当量的测定方法有化学分析法和光谱分析法。国际上通用的化学分析法有高氯酸法，其他的还有盐酸丙酮法、盐酸吡啶法和盐酸二氧六环法。盐酸丙酮法方法简单，试剂易得，使用方便。其方法是：准确称量0.51.5g树脂置

8、于具塞的三角烧瓶中，用移液管加入20mL的盐酸丙酮溶液（1mL相对密度1.19的盐酸溶于40mL丙酮中），加塞摇荡，使树脂完全溶解，在阴凉处放置1小时，盐酸与环氧基作用生成了氯醇，之后加入甲基红指示剂3滴，用0.1mol/L 的NaOH溶液滴定过量的盐酸至红色褪去变成黄色时为终点。同样操作，不加树脂，做一空白试验。由树脂消耗的盐酸的量即可计算出树脂的环氧当量。6第6页，本讲稿共36页 （2）羟值（或羟基当量）：羟值是指100g环氧树脂中所含的羟基的摩尔数。而羟基当量是指含1mol羟基的环氧树脂的质量克数。羟值的测定方法有两种：一是直接测定环氧树脂中的羟基含量；二是打开环氧基形成羟基，并进一步测

9、定羟基含量的总和。前一方法是根据氢化铝锂能和含有活泼氢的基团进行快速、定量反应的原理，用于直接测定环氧树脂中的羟基，是一种较可靠的方法。后一方法是以乙酸酐、吡啶和浓硫酸混合后的乙酰化试剂与环氧树脂进行反应，形成羟基，然后测定总的羟基含量，再以二倍的环氧基减之，即可测定环氧树脂中的羟基含量即羟值。7第7页，本讲稿共36页 （3）酯化当量：酯化当量是指酯化1mol单羧酸（60g醋酸或280gC18脂肪酸）所需环氧树脂的质量克数。环氧树脂中的羟基和环氧基都能与羧酸进行酯化反应。酯化当量可表示树脂中羟基和环氧基的总含量。（4）软化点：环氧树脂的软化点可以表示树脂的分子量大小，软化点高的相对分子质量大，

10、软化点低的相对分子质量小。低相对分子质量环氧树脂软化点50聚合度2中相对分子质量环氧树脂软化点5095聚合度25高相对分子质量环氧树脂软化点100聚合度58第8页，本讲稿共36页 （5）氯含量：是指环氧树脂中所含氯的摩尔数，包括有机氯和无机氯。无机氯主要是指树脂中的氯离子，无机氯的存在会影响固化树脂的电性能。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量，它含量应尽可能地降低，否则也会影响树脂的固化及固化物的性能。（6）黏度：环氧树脂的黏度是环氧树脂实际使用中的重要指标之一。不同温度下，环氧树脂的黏度不同，其流动性能也就不同。黏度通常可用杯式黏度计、旋转黏度计、毛细管黏度计和

11、落球式黏度计来测定。三、国产环氧树脂的牌号 国产环氧树脂的牌号及规格见下表：注：下表中FJ-47和FJ-43为邻甲酚醛环氧树脂。9第9页，本讲稿共36页国家统一型号旧牌号规 格软化点/(或黏度/Pas)环氧值eq/100g有机氯mol/100g无机氯mol/100g挥发分/%双酚A型E-54616（68）0.550.560.020.0012E-51618（2.5）0.480.540.020.0012619液体0.480.020.0052.5E-44610112200.410.470.020.0011E-4263421270.380.450.020.0011E-39-D24280.380.410

12、.010.0010.5E-3563720350.300.400.020.0051E-3163840550.230.380.020.0051E-2060164760.180.220.020.0011E-1460378850.100.180.020.0051E-1260485950.090.140.020.0011E-10605951050.080.120.020.0011E-066071101350.040.071E-036091351550.020.0451酚醛型F-5128(2.5)0.480.540.020.0012F-48648700.440.480.080.0052F-44644100

13、.440.10.0052FJ-47350.450.50.020.0052FJ-4365750.400.450.020.0052返回10第10页，本讲稿共36页11第11页，本讲稿共36页 1.胺类固化剂 胺类固化剂的用量与固化剂的相对分子质量、分子中活泼氢原子数以及环氧树脂的环氧值有关。胺类固化剂包括胺类固化剂包括多元胺类固化剂、叔胺和咪唑类固化剂、硼胺及其多元胺类固化剂、叔胺和咪唑类固化剂、硼胺及其硼胺配合物固化剂。硼胺配合物固化剂。（1）多元胺类固化剂）多元胺类固化剂 单一的多元胺类固化剂有脂肪族多元胺类固化剂、聚酰胺多元胺固单一的多元胺类固化剂有脂肪族多元胺类固化剂、聚酰胺多元胺固化剂、

14、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元胺类固化剂及其他胺类固化化剂、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元胺类固化剂及其他胺类固化剂。剂。脂肪族多元胺类固化剂脂肪族多元胺类固化剂 能在常温下使环氧树脂固化，固化速能在常温下使环氧树脂固化，固化速度快，黏度低，可用来配制常温下固化的无溶剂或高固体涂料，常用的度快，黏度低，可用来配制常温下固化的无溶剂或高固体涂料，常用的脂肪族多元胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚脂肪族多元胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺、间苯二甲胺等。乙基五胺、己二胺、间苯二甲胺等。12第12页，本讲稿共36页 一般用直链脂肪胺固化的环氧

15、树脂固化物韧性好，粘接性能优良，一般用直链脂肪胺固化的环氧树脂固化物韧性好，粘接性能优良，且对强碱和无机酸有优良的耐腐蚀性，但漆膜的耐溶剂性较差。且对强碱和无机酸有优良的耐腐蚀性，但漆膜的耐溶剂性较差。脂肪族多元胺类固化剂有以下缺点：固化时放热量大，一般配漆不脂肪族多元胺类固化剂有以下缺点：固化时放热量大，一般配漆不能太多，施工时间短；活泼氢当量很低，配漆称量必须准确，过量或不能太多，施工时间短；活泼氢当量很低，配漆称量必须准确，过量或不足会影响性能；有一定蒸气压，有刺激性，影响工人健康；有吸潮性，足会影响性能；有一定蒸气压，有刺激性，影响工人健康；有吸潮性，不利于在低温高温下施工，且易吸收空

16、气中不利于在低温高温下施工，且易吸收空气中CO2变成碳酰胺；高度极性，变成碳酰胺；高度极性，与环氧树脂的混溶性欠佳，易引起漆膜缩孔、桔皮、泛白等。与环氧树脂的混溶性欠佳，易引起漆膜缩孔、桔皮、泛白等。聚酰胺多元胺固化剂聚酰胺多元胺固化剂 是一种改性的多元胺，是用植物油脂肪酸是一种改性的多元胺，是用植物油脂肪酸与多元胺缩合而成，含有酰胺基和氨基：与多元胺缩合而成，含有酰胺基和氨基：产物中有3个活泼氢原子，可与环氧基反应。对环境湿度不敏感，对基材有良好的润湿性。13第13页，本讲稿共36页 脂环族多元胺类固化剂脂环族多元胺类固化剂 色泽浅，保色性好，黏度低，但反应迟色泽浅，保色性好，黏度低，但反应

17、迟缓，往往需与其他固化剂配合使用，或加促进剂，或制成加成物，或需缓，往往需与其他固化剂配合使用，或加促进剂，或制成加成物，或需加热固化。如：加热固化。如：双（4-氨基-3-甲基环己基）甲烷 异佛尔酮二胺 芳香族多元胺类固化剂芳香族多元胺类固化剂 芳香族多元胺中氨基与芳环直接相连，芳香族多元胺中氨基与芳环直接相连，与脂肪族多元胺相比，碱性弱，反应受芳香环空间位阻影响，固化速度与脂肪族多元胺相比，碱性弱，反应受芳香环空间位阻影响，固化速度大幅度下降，往往需要加热才能进一步固化。但固化物比脂肪胺体系的大幅度下降，往往需要加热才能进一步固化。但固化物比脂肪胺体系的固化物在耐热性、耐化学药品性方面优良。

18、芳香族多元胺必须经过改性，固化物在耐热性、耐化学药品性方面优良。芳香族多元胺必须经过改性，制成加成物等，或加入催化剂，如苯酚、水杨酸、苯甲醇等，才能配成制成加成物等，或加入催化剂，如苯酚、水杨酸、苯甲醇等，才能配成良好的固化剂，能在低温下固化，漆混合后的发热量不高，耐腐蚀性优良好的固化剂，能在低温下固化，漆混合后的发热量不高，耐腐蚀性优良，耐酸及耐热水，广泛应用工厂的地坪涂料，耐溅滴、耐磨。良，耐酸及耐热水，广泛应用工厂的地坪涂料，耐溅滴、耐磨。14第14页，本讲稿共36页 芳香族多元胺类固化剂主要有芳香族多元胺类固化剂主要有4,4-二氨基二苯甲烷、二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二二氨基二苯基

19、砜、间苯二胺等。固化剂苯基砜、间苯二胺等。固化剂NX-2045的结构式为：的结构式为：该固化剂的分子结构上带有憎水性优异且常温反应活性高(带双键)的柔性长脂肪链，还带有抗化学腐蚀的苯环结构，使其既有一般酚醛胺的低温、潮湿快速固化特性，又有一般低分子聚酰胺固化剂的长使用期。其他胺类固化剂其他胺类固化剂 双氰胺双氰胺 结构式为结构式为 ，很早就被用作潜伏性固化剂应用，很早就被用作潜伏性固化剂应用于粉末涂料、胶粘剂等领域。双氰胺在于粉末涂料、胶粘剂等领域。双氰胺在145165能使环氧树脂在能使环氧树脂在30min内固化，但在常温下是相对稳定的，将固态的双氰双胺充分粉碎内固化，但在常温下是相对稳定的，

20、将固态的双氰双胺充分粉碎分散在液体树脂内，其贮存稳定性可达分散在液体树脂内，其贮存稳定性可达6个月。与固体树脂共同粉碎，制个月。与固体树脂共同粉碎，制成粉末涂料，贮存稳定性良好。成粉末涂料，贮存稳定性良好。15第15页，本讲稿共36页 乙二酸二酰肼 结构式为：在常温下与环氧树脂的配合物贮存稳定，在加热后才缓慢溶解发生固化反应，也可加入叔胺、咪唑等促进剂加快其固化反应。酮亚胺类化合物 结构式为：是一种潜伏性固化剂。当与环氧树脂混合制成的漆膜暴露于空气中时，酮亚胺类化合物会吸收空气中的水分产生多元胺，从而使漆膜迅速固化。曼尼斯加成多元胺 曼尼斯（Mannich）反应是由酚、甲醛及多元胺三者的缩合反

21、应。分子中有酚羟基，能促进固化。其固化特点是即使在低温、潮湿的环境下也能固化。常用于寒冷季节时需快速固化的环氧树脂漆。16第16页，本讲稿共36页 （2）叔胺和咪唑类固化剂）叔胺和咪唑类固化剂 叔胺类固化剂叔胺类固化剂 叔胺属于路易斯碱，其分子中没有活泼氢原子，叔胺属于路易斯碱，其分子中没有活泼氢原子，但氮原子上仍有一对孤对电子，可对环氧基进行亲核进攻，催化环氧树脂但氮原子上仍有一对孤对电子，可对环氧基进行亲核进攻，催化环氧树脂自身开环固化。固化反应机理如下：自身开环固化。固化反应机理如下：是阴离子型的催化反应。叔胺类固化剂具有固化剂用量、固化速度、固化产物性能变化较大，且固化时放热量较大的缺

22、点，因此不适应于大型浇铸。最典型的叔胺类固化剂为DMP-30（或K-54）固化剂，其结构式如下：该化合物分子中氨基上没有活泼氢原子，不能与环氧基结合，但它能促进聚酰胺、硫醇等与环氧基交联。17第17页，本讲稿共36页其他具有代表性的叔胺类固化剂有：N(CH2CH2OH)3 三乙醇胺三乙醇胺 四甲基胍四甲基胍 N,N-二甲基哌嗪二甲基哌嗪 三亚乙基二胺三亚乙基二胺 苄基二甲胺 DMP-10 咪唑类固化剂咪唑类固化剂 咪唑类固化剂是一种新型固化剂，可在较低的温咪唑类固化剂是一种新型固化剂，可在较低的温度下使环氧树脂固化，并得到耐热性优良、力学性能优异的固化产物。度下使环氧树脂固化，并得到耐热性优良

23、、力学性能优异的固化产物。咪唑类固化剂主要是一些咪唑类固化剂主要是一些1位、位、2位或位或4位取代的咪唑衍生物。典型的咪位取代的咪唑衍生物。典型的咪唑类固化剂如下：唑类固化剂如下：18第18页，本讲稿共36页 1-甲基咪唑 2-乙基-4-甲基咪唑 2-十一烷基咪唑 2-十七烷基咪唑 2-苯基咪唑 1-苄-2-甲基咪唑 1-氰乙基-2-甲基咪唑 1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑 1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸1-氰乙基-2-十一烷基咪唑盐 偏苯三酸1-氰乙基-2-苯基咪唑盐19第19页，本讲稿共36页 2,4-二氨基二氨基-6-2-乙基咪唑基乙基咪唑基乙基顺式三嗪乙基顺式三嗪 2,4-二

24、氨基二氨基-6-2-乙基乙基-4-甲基咪唑基甲基咪唑基 乙基顺式三嗪乙基顺式三嗪 2,4-二氨基二氨基-6-2-十一十一烷烷基咪基咪唑唑基基乙基乙基顺顺式三式三嗪嗪 1-十二十二烷烷基基-2-甲基甲基-3-苄苄基咪基咪唑盐唑盐酸酸盐盐1,3-二苄基-2-甲基咪唑盐酸盐20第20页，本讲稿共36页咪唑类固化剂与环氧树脂的固化反应机理如下：21第21页，本讲稿共36页 咪唑类固化剂的结构不同，其性质也有所不同。一般来说，咪唑类咪唑类固化剂的结构不同，其性质也有所不同。一般来说，咪唑类固化剂的碱性越强，固化温度就越低。咪唑环内有两个氮原子，固化剂的碱性越强，固化温度就越低。咪唑环内有两个氮原子，1位

25、氮原位氮原子的孤电子对参与环内芳香大子的孤电子对参与环内芳香大键的形成，而键的形成，而3位氮原子的孤电子对则没位氮原子的孤电子对则没有，因此有，因此3位氮原子的碱性比位氮原子的碱性比1位氮原子的强，起催化作用的主要是位氮原子的强，起催化作用的主要是3位氮位氮原子。原子。1位氮上的取代基对咪唑类固化剂的反应活性影响较大，当取代基位氮上的取代基对咪唑类固化剂的反应活性影响较大，当取代基较大时，较大时，1位氮上的孤电子对不能参与环内芳香大位氮上的孤电子对不能参与环内芳香大键形成，此时键形成，此时1位氮位氮的作用相当于叔胺。的作用相当于叔胺。（3）硼胺配合物及带胺基的硼酸酯类固化剂）硼胺配合物及带胺基

26、的硼酸酯类固化剂 三氟化硼三氟化硼-胺配合物固化剂胺配合物固化剂 三氟化硼分子中的硼原子缺电子，三氟化硼分子中的硼原子缺电子，易与富电子物质结合，因此三氟化硼属路易斯酸，能与环氧树脂中的环易与富电子物质结合，因此三氟化硼属路易斯酸，能与环氧树脂中的环氧结合，催化环氧树脂进行阳离子聚合。三氟化硼活性很大，在室温下氧结合，催化环氧树脂进行阳离子聚合。三氟化硼活性很大，在室温下与缩水甘油酯型环氧树脂混合后很快固化，并放出大量的热，且三氟化与缩水甘油酯型环氧树脂混合后很快固化，并放出大量的热，且三氟化硼在空气中易潮解并有刺激性，因此一般不单独用做环氧树脂的固化剂。硼在空气中易潮解并有刺激性，因此一般不

27、单独用做环氧树脂的固化剂。通常是将三氟化硼与路易斯碱结合成配合物，以降低其反应活性。所用通常是将三氟化硼与路易斯碱结合成配合物，以降低其反应活性。所用的路易斯碱主要是单乙胺，此外还有正丁胺、苄胺、二甲基苯胺等。三的路易斯碱主要是单乙胺，此外还有正丁胺、苄胺、二甲基苯胺等。三氟化硼氟化硼-胺配合物与环氧树脂混合后在室温下是稳定的，但在高温下配合胺配合物与环氧树脂混合后在室温下是稳定的，但在高温下配合物分解产生三氟化硼和胺，很快与环氧树脂进行固化反应。物分解产生三氟化硼和胺，很快与环氧树脂进行固化反应。22第22页，本讲稿共36页最具有代表性的三氟化硼最具有代表性的三氟化硼-胺配合物固化剂是三氟化

28、硼单乙胺配合物，其胺配合物固化剂是三氟化硼单乙胺配合物，其结构式为，在常温下与环氧树脂混合后稳定，但加热至结构式为，在常温下与环氧树脂混合后稳定，但加热至100以上时，该以上时，该配合物分解成三氟化硼和乙胺，进而引发环氧树脂固化。配合物分解成三氟化硼和乙胺，进而引发环氧树脂固化。三氟化硼三氟化硼-胺配合物的反应活性主要取决于胺的碱性强弱，对于碱性弱的胺配合物的反应活性主要取决于胺的碱性强弱，对于碱性弱的苯胺、单乙胺，其配合物的反应起始温度低，而对于碱性强的哌啶、三苯胺、单乙胺，其配合物的反应起始温度低，而对于碱性强的哌啶、三乙胺，其配合物的反应起始温度就高。乙胺，其配合物的反应起始温度就高。带

29、胺基的硼酸酯类固化剂带胺基的硼酸酯类固化剂 该类固化剂是我国该类固化剂是我国20世世70年代研制成年代研制成功的带胺基的环状硼酸酯类化合物。常见的带胺基的硼酸酯类固化剂见功的带胺基的环状硼酸酯类化合物。常见的带胺基的硼酸酯类固化剂见下表：下表：型 号化学结构外 观沸点/黏度（20）/（mPas）901无色透明液体23595无色透明液体24025036594橙红色黏稠液体2503050#23第23页，本讲稿共36页 这类固化剂的优点是沸点高、挥发性小、黏度低、对皮肤刺激性小，这类固化剂的优点是沸点高、挥发性小、黏度低、对皮肤刺激性小，与环氧树脂相容性好，操作方便，与环氧树脂的混合物常温下保持与环

30、氧树脂相容性好，操作方便，与环氧树脂的混合物常温下保持46个个月后黏度变化不大，贮存期长，固化物性能好。缺点是易吸水，在空气月后黏度变化不大，贮存期长，固化物性能好。缺点是易吸水，在空气中易潮解，因此贮存时要注意密封保存，防止吸潮。如中易潮解，因此贮存时要注意密封保存，防止吸潮。如901固化剂与环氧固化剂与环氧树脂在树脂在150烘烘5小时固化，常温下使用期限为两星期。如用于聚酰胺小时固化，常温下使用期限为两星期。如用于聚酰胺-环环氧体系，在常温下贮存氧体系，在常温下贮存14个月不胶凝，但在个月不胶凝，但在190260烘烤时，烘烤时，3060秒秒即可固化。固化后机械性能优良。即可固化。固化后机械

31、性能优良。2.酸酐类固化剂酸酐类固化剂 酸酐类固化剂的优点是对皮肤刺激性小，常温下与环氧树脂混合后使酸酐类固化剂的优点是对皮肤刺激性小，常温下与环氧树脂混合后使用期长，固化物的性能优良，特别是介电性能比胺类固化剂优异，因此用期长，固化物的性能优良，特别是介电性能比胺类固化剂优异，因此酸酐固化剂主要用于电气绝缘领域。其缺点是固化温度高，往往加热到酸酐固化剂主要用于电气绝缘领域。其缺点是固化温度高，往往加热到80以上才能进行固化反应，所以比其他固化剂成型周期长，并且改性以上才能进行固化反应，所以比其他固化剂成型周期长，并且改性类型也有限，常常被制成共熔混合物使用。类型也有限，常常被制成共熔混合物使

32、用。在无促进剂存在下，酸酐类固化剂与环氧树脂中的羟基作用，产生含在无促进剂存在下，酸酐类固化剂与环氧树脂中的羟基作用，产生含有一个羧基的单酯，后者再引发环氧树脂固化。固化反应速度与环氧树有一个羧基的单酯，后者再引发环氧树脂固化。固化反应速度与环氧树脂中的羟基有关，羟基浓度很低的环氧树脂固化反应速度很慢，羟基浓脂中的羟基有关，羟基浓度很低的环氧树脂固化反应速度很慢，羟基浓24第24页，本讲稿共36页度高的则固化反应速度快。酸酐类固化剂用量一般为环氧基的摩尔数的0.85倍。用叔胺作促进剂时，固化反应机理如下：可以看出，固化反应速度取决于叔胺的浓度，叔胺浓度越大，固化反应速度则越快；每一个酸酐分子对

33、应于一个环氧基，酸酐的用量等于环氧基的化学计量。叔胺是酸酐固化环氧树脂的最常用的促进剂。由于活性较强，叔胺通常是以羧酸复盐的形式使用。常用的叔胺促进剂有三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二甲胺基甲基苯酚、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲25第25页，本讲稿共36页 基咪唑等。除叔胺外,季铵盐、金属有机化合物如环烷酸锌、六酸锌也可作酸酐/环氧树脂固化反应的促进剂。酸酐类固化剂种类很多，按化学结构不同可分为直链脂肪族酸酐、芳香族酸酐和脂环族酸酐。按酸酐官能团数量不同可分为单官能团酸酐、双官能团酸酐。还可按分子中是否含游离羧基进行分类。酸酐类固化剂的种类不同，其性质和用途也有差异，常用的酸酐类固

34、化剂种类、性能和用途见下表。26第26页，本讲稿共36页 （1）酚醛树脂固化剂 酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下可以使环氧树脂固化，形成高度交联的、性能优良的酚醛-环氧树脂漆膜。漆膜既保持了环氧树脂良好的附着力，又保持了酚醛树脂的耐热性，因而具有优良的耐酸碱性、耐溶剂性、耐热性。但漆膜颜色较深，不能做浅色漆。主要用于涂装罐头、包装桶、贮罐、管道的内壁，以及化工设备和电磁线等。（2）聚酯树脂固化剂 聚酯树脂分子末端含有羟基或羧基，可与环氧树脂中的环氧基反应，使环氧树脂固化。固化物柔韧性、耐湿性、电性能和粘接性都十分优良。（3）氨基树脂固化剂 氨基树脂主要是指脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂。脲

35、醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂分子中都含有羟基和氨基，它们都可与环氧基反应，使环氧树脂固化，得到具有较好的耐化学药品性和柔韧性的漆膜，漆膜颜色浅、光泽强。适于涂装医疗器械、仪器设备、金属或塑料表面罩光等。丁醇醚化的脲醛树脂与环氧树脂有很好的混容性，丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和环氧树脂可混容。环氧树脂与氨基树脂的质量配比为7030时漆27第27页，本讲稿共36页膜的性能最好。当环氧树脂比例增加时，漆膜的柔韧性和附着力提高。膜的性能最好。当环氧树脂比例增加时，漆膜的柔韧性和附着力提高。而当氨基树脂的比例增加时，漆膜的硬度和抗溶剂性提高。而当氨基树脂的比例增加时，漆膜的硬度和抗溶剂性提高。（4）液体聚氨酯

36、固化剂液体聚氨酯固化剂 聚氨酯分子中既含有氨基，又含有异氰酸酯基，它们可以和环氧树聚氨酯分子中既含有氨基，又含有异氰酸酯基，它们可以和环氧树脂中的环氧基或羟基反应，而使环氧树脂固化，所得漆膜具有优越的耐脂中的环氧基或羟基反应，而使环氧树脂固化，所得漆膜具有优越的耐水性、耐溶剂性、耐化学药品性以及柔韧性，可用于涂装耐水设备或化水性、耐溶剂性、耐化学药品性以及柔韧性，可用于涂装耐水设备或化工设备等。工设备等。4.聚硫橡胶类固化剂聚硫橡胶类固化剂 聚硫橡胶类固化剂主要有聚硫橡胶类固化剂主要有液态聚硫橡胶液态聚硫橡胶和和多硫化合物多硫化合物两种。两种。（1）液态聚硫橡胶液态聚硫橡胶 液态聚硫橡胶是一种

37、黏稠液体，其相对分子质量一般为液态聚硫橡胶是一种黏稠液体，其相对分子质量一般为8003000。液体聚硫橡胶本身硫化后具有很好的弹性和黏附性，且耐各种油类和化液体聚硫橡胶本身硫化后具有很好的弹性和黏附性，且耐各种油类和化学介质，是一种通用的密封材料。液体聚硫橡胶分子末端含有巯基（学介质，是一种通用的密封材料。液体聚硫橡胶分子末端含有巯基（SH），巯基可与环氧基反应，从而使环氧树脂固化。无促进剂时，反应），巯基可与环氧基反应，从而使环氧树脂固化。无促进剂时，反应极缓慢。加入路易斯碱作促进剂时，反应在极缓慢。加入路易斯碱作促进剂时，反应在020的低温下就可进行。的低温下就可进行。在常温下只有在常温下

38、只有210min的适用期，但完全固化需要的适用期，但完全固化需要1周左右的时间。温周左右的时间。温度长高固化速度加快，反应也更完全。度长高固化速度加快，反应也更完全。28第28页，本讲稿共36页 环氧树脂的应用环氧树脂的应用 环氧树脂具有优良的粘接性、热稳定性以及优异的耐化学药品性，作环氧树脂具有优良的粘接性、热稳定性以及优异的耐化学药品性，作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。作为涂料用的环氧树脂约占械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。作为涂料用的环氧树脂约占环氧树

39、脂总量的环氧树脂总量的35%。按环氧树脂固化方式的不同，环氧树脂涂料可分。按环氧树脂固化方式的不同，环氧树脂涂料可分为为常温固化型常温固化型、自然干燥型自然干燥型、烘干型烘干型以及以及阳离子电泳环氧涂料阳离子电泳环氧涂料。常温固化型环氧涂料常温固化型环氧涂料由环氧树脂和常温固化剂两部分组成，以双组分由环氧树脂和常温固化剂两部分组成，以双组分包装形式使用，其主要应用对象是不能进行烘烤的大型钢铁构件和混凝包装形式使用，其主要应用对象是不能进行烘烤的大型钢铁构件和混凝土结构件。常温固化型环氧涂料的优点是在土结构件。常温固化型环氧涂料的优点是在10以上的温度下即能形成以上的温度下即能形成3H铅笔硬度的

40、耐化学药品性涂膜，缺点是涂膜易泛黄，易粉化。铅笔硬度的耐化学药品性涂膜，缺点是涂膜易泛黄，易粉化。自然干燥型环氧涂料自然干燥型环氧涂料是由不饱和脂肪酸和松香酸等与环氧树脂酯化得是由不饱和脂肪酸和松香酸等与环氧树脂酯化得到的酯化产物制备的涂料。它与普通的醇酸树脂涂料一样也有规定的酸到的酯化产物制备的涂料。它与普通的醇酸树脂涂料一样也有规定的酸的种类和用量。按油长分类，可分成长油型（干性）、中油型（半干性）的种类和用量。按油长分类，可分成长油型（干性）、中油型（半干性）和短油型（不干性）三种，油长不同，涂料的性能也有差异。在该类环和短油型（不干性）三种，油长不同，涂料的性能也有差异。在该类环氧涂料

41、中加入了一定量的环烷酸钴等金属盐催干剂，调制成单组分的涂氧涂料中加入了一定量的环烷酸钴等金属盐催干剂，调制成单组分的涂料供应市场。这类涂料的固化机理与醇酸树脂涂料类似，在空气中料供应市场。这类涂料的固化机理与醇酸树脂涂料类似，在空气中29第29页，本讲稿共36页氧的作用下，树脂分子内不饱和双键交联，其耐久性大幅度提高。这种涂料的用途与醇酸树脂涂料相类似，且保留了环氧树脂的一些特性，所以形成的漆膜比醇酸树脂涂料形成的漆膜耐化学药品性更为优越，但也易泛黄且有粉化的趋势。烘干型环氧涂料在常温下不能固化，必须经烘烤才能固化。烘干型环氧涂料一般是以酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、醇酸树脂和多异氰酸

42、酯，或以热固性丙烯酸树脂作为固化剂，烘烤温度视固化剂官能团种类不同而异。采用以含羟甲基的酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂为固化剂时，烘烤温度非常低，而以含羧基或羟基的热固性丙烯酸树脂和醇酸树脂作固化剂时，烘烤温度居前两者之间。烘干型环氧涂料既可用作以保护功能为主要目的的底漆，又可用作以装饰功能为主的面漆，不过大多数情况是利用其优良的耐腐蚀性来作为底漆使用的。阳离子电泳环氧涂料是以环氧树脂作为成膜物质的阳离子电沉积涂料，它比通常的阳离子电泳涂料具有更优越的防腐性能，专门用于大量生产的钢铁制品的底涂涂料。阳离子电泳环氧涂料由作为粘料的阳离子化的聚酰胺树脂、作为交联剂的嵌段多异氰酸酯以及作为颜料

43、分散剂的30第30页，本讲稿共36页鎓盐化环氧树脂所组成。电沉积涂装的原理实质上就是电泳原理，被涂物为阴极，对应极为阳极，带正电的涂料粒子在阴极上析出，沉积在被涂物的表面，形成60%以上的高浓度涂膜，然后用通常的烘烤方法进行烘干，使嵌段多异氰酸酯与羟基发生交联固化反应，最终形成所需要的涂膜。电沉积涂装方法效率较高，主要用于大量涂装的场合，其典型的用途是汽车底涂和铁架的涂装。环氧树脂涂料在防腐蚀、电气绝缘、交通运输、木土建筑及食品容器等领域有着广泛的应用。本节主要介绍防腐蚀环氧树脂涂料，电气绝缘环氧树脂涂料，汽车、船舶等交通工具用环氧树脂涂料以及食品容器用环氧树脂涂料。一、防腐蚀环氧涂料 金属的

44、腐蚀主要是由金属与接触的介质发生化学或电化学反应而引起的，它使金属结构受到破坏，造成设备报废。金属的腐蚀在国民经济中造成了大量的资源和能源浪费，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约在10 000亿美元，为火灾、风灾和地震造成损失的总和。涂装防腐涂料作为最有效、最经济、应用最普遍的防腐方法，受到了国内外广泛的关注和重31第31页，本讲稿共36页视。随着建筑、交通、石化、电力等行业的发展，防腐涂料的市场规模已经仅次于建筑涂料而位居第二位。据统计,2004年我国防腐涂料总产量达到60万t，预计2020年将突破100万t大关。环氧树脂涂料是最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品种。主要有以下几种。（1）

45、纯环氧树脂涂料 纯环氧树脂涂料是以低相对分子质量的环氧树脂为基础的、树脂和固化剂分开包装的双组分涂料，可以制成无溶剂或高固体分涂料。环氧树脂主要以E-44、E-42、E-20为主，这类涂料室温下干燥，养护期在1周以上。这类涂料主要包括改性脂肪胺固化环氧防腐蚀涂料、己二胺固化环氧防腐蚀涂料、聚酰胺固化环氧树脂防腐蚀涂料。（2）环氧煤焦沥青防腐蚀涂料 煤焦油沥青有很好的耐水性，价格低廉，与环氧树脂混容性良好。将环氧树脂和沥青配制成涂料可获得耐酸碱、耐水、耐溶剂、附着力强、机械强度大的防腐涂层，且价格比环氧漆价格低。因此该类涂料已广泛应用于化工设备、水利工程构筑物、地下管道内外壁的涂层。其特殊的优点

46、是具有突出的耐水性，良好的耐酸、耐碱和耐油性，优良的附着力32第32页，本讲稿共36页和韧性，以及可配成厚浆和高固体分涂料，但不耐高浓度的酸和苯类溶剂，不能做成浅色漆，不耐日光长期照射，也不能且于饮用水设备上。（3）无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料 无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料是一种不含挥发性有机溶剂、固化时不产生有机挥发分的环氧树脂涂料，这种涂料本身是液态的，施工时可采用喷涂、刷涂或浸涂。其主要组成有环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、颜料和辅助材料。相对于溶剂型环氧树脂涂料，具有较为明显的优点，如在空间狭窄、封闭的场所进行涂料涂装时，若使用溶剂型涂料，就有可能发生施工人员中毒、溶剂滞留和涂层固化不充分的问题

47、，而使用无溶剂型涂料可以避免上述这些问题。另外无溶剂涂类可以厚涂、快干，能起到堵漏、防渗、防腐蚀的作用。（4）环氧酚醛防腐蚀涂料环氧酚醛防腐蚀涂料是以酚醛树脂为固化剂的一种环氧树脂涂料。酚醛树脂中含有酚羟基和羟甲基，在高温下可引起环氧树脂固化，而在常温下两者的混合物很稳定，因此可制成稳定的单组分涂料。这种涂料既具有环氧树脂良好的附着力，又具有酚醛树脂良好的耐酸性、耐热性，因此是一种较好的附腐蚀涂料。33第33页，本讲稿共36页 二、电气绝缘环氧树脂涂料 绝缘涂料是电机、电器制造必不可少的材料，其质量的好坏对电工设备的技术经济指标和运行寿命起着关键的作用。电气绝缘涂料是绝缘材料中的重要组成部分，

48、主要包括漆包线绝缘漆、浸渍绝缘漆、覆盖绝缘漆、硅钢片绝缘漆、黏合绝缘漆等。电气绝缘涂料必须具有较好的综合性能，如一般涂料的机械性能、防腐蚀性能，以及优异的绝缘性能。环氧树脂或改性后的环氧树脂具有这些综合性能，因此可作为电气绝缘涂料使用。电气绝缘环氧树脂涂料主要包括环氧漆包线绝缘漆、环氧浸渍绝缘漆、环氧覆盖绝缘漆、环氧硅钢片绝缘漆等。环氧漆包线绝缘漆是漆包线绝缘漆中的小品种，一般是采用高相对分子质量的环氧树脂E-05、E-06，固化剂为醇溶性酚醛树脂，主要用于潜水电机、化工厂用电机、冷冻机电机、油浸式变压器的绕组和线圈。环氧漆包线绝缘漆主要是利用环氧树脂优良的耐化学品性、耐湿热性、耐冷冻性，但缠

49、绕性、耐热冲击性有限，因此其应用领域受到限制。环氧浸渍绝缘漆是浸渍漆中的一大品种。主要包括环氧酯烘干绝缘漆、无溶剂环氧树脂绝缘漆、沉浸型无溶剂漆、滴浸型无溶剂漆等。34第34页，本讲稿共36页 三、汽车、船舶等交通工具用环氧树脂涂料 汽车车身用环氧树脂涂料主要是离子电泳涂料，它一般是以水作分散剂的水性环氧树酯涂料，多采用电沉积法进行涂装，其腐蚀性能非常优越，专门用于大型生产如汽车车身等的钢铁制品的底漆涂料。船舶用涂料主要是指船只、舰艇，以及海上石油钻采平台、码头的钢柱及钢铁结构件免受海水腐蚀的专用涂料，主要有车间底漆、船底防锈漆、船壳漆、甲板漆以及压载水舱漆、饮水舱漆、油舱漆等。车间底漆主要用

50、于车间内成批钢铁材料的预处理，是造船预涂保养钢板的主要底漆，一般为环氧树脂富锌底漆，通常为3罐装，甲组分为超细锌粉，其用量以干膜中锌粉含量82%85%为宜，乙组分为E-20环氧树脂液中加入氧化铁及膨润土、气相二氧化硅，丙组分为聚酰胺固化剂液，其胺值为200。船底防锈漆是指涂刷在船舰水线以下，长期浸在水中的船用防锈涂料，也可用于深水码头钢柱、海上钻采石油、天然气平台等的钢柱及钢铁结构。环氧树脂沥青防锈涂料及纯环氧树脂防锈涂料能经受长期海水浸泡、干湿交替、阴暗潮湿的环境，是船底防锈漆中的佼佼者。35第35页，本讲稿共36页 船壳漆是指涂刷在水线之上的船用防锈涂料，要求附着力强、耐水性好、耐磨、耐候