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环氧树脂的固化原理

2024-11-04 13:36:00

推荐回答（5个）

回答1：

原理：环氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。

一般认为它通过四种途径的反应而成为热固性产物。

（1）环氧基之间开环连接；

（2）环氧基与带有活性氢官能团的硬化剂反应而交联；

（3）环氧基与硬化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联；

（4）环氧基或羟基与硬化剂所带基团发生反应而交联。

扩展资料：

对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法：

1、按其主要组成分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂；

2、按其专业用途分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等；

3、按其施工条件分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶；

4、按其包装形态可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等；

还有其他的分法，如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。

其它类型

（1）缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它具有粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘合力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，并且具有良好的耐超低温性。

在超低温条件下，仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。

（2）缩水甘油胺类环氧树脂国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强的复合材料（CFRP）用于飞机二次结构材料。

（3）脂环族环氧树脂这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的，前者环氧基都直接连接在脂环上，而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点：

①较高的压缩与拉伸强度；

②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能；

③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。

（4）脂肪族环氧树脂

参考资料：百度百科——环氧树脂

回答2：

环氧树脂固化的三个阶段：

液体-操作时间

操作时间(也是工作时间或使用期)是固化时间的一部份，混合之后，树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。为了保证可靠的粘接，全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。

凝胶-进入固化

混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段)，这时它开始凝胶或“突变”。这时的环氧没有长时间的工作可能，也将失去粘性。在这个阶段不能对其进行任何干扰。它将变成硬橡胶似的软凝胶物，你用大拇指将能压得动它。

因为这时混合物只是局部固化，新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接，因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何，接近固化的混合物这些能力在减小。

固体-最终固化

环氧混合物达到固化变成固体阶段，这时能砂磨及整型。这时你用大拇指已压不动它，在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度，因此可以除去固定夹件，将它放在室温下维持若干天使它继续固化。

这时新使用的环氧树脂不能与它进行化学链接，因为该环氧表面必须适当地进行预处理如打磨，才能得到好的粘接机械强度。

拓展资料：

环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。

环氧树脂的分类目前尚未统一，一般按照强度、耐热等级以及特性分类，环氧树脂的主要品种有16种，包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。

参考资料：百度百科词条环氧树脂

回答3：

环氧树脂硬化反应的原理，目前尚不完善，根据所用硬化剂的不同，一般认为它通过四种途径的反应而成为热固性产物。
（1）环氧基之间开环连接；
（2）环氧基与带有活性氢官能团的硬化剂反应而交联；
（3）环氧基与硬化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联；
（4）环氧基或羟基与硬化剂所带基团发生反应而交联。
不同种类的硬化剂，在硬化过程中其作用也不同。有的硬化剂在硬化过程中，不参加到本分子中去，仅起催化作用，如无机物。具有单反应基团的胺、醇、酚等，这种硬化剂，叫催化剂。多数硬化剂，在硬化过程中参与大分子之间的反应，构成硬化树脂的一部分，如含多反应基团的多元胺、多元醇、多元酸酐等化合物。
1、胺类硬化剂
胺类硬化剂—般使用比较普遍，其硬化速度快，而且黏度也低，使用方便，但产品耐热性不高，介电性能差，并且硬化剂本身的毒性较大，易升华。胺类硬化剂包括；脂肪族胺类、芳香族胺类和胺的衍生物等。胺本身可以看作是氮的烷基取代物，氨分子（NH3）中三个氢可逐步地被烷基取代，生成三种不同的胺。即：伯胺（RNH2）、仲胺（R2NH)）和叔胺（R3N）。
由于胺的种类不同，其硬化作用也不同：
（1）伯胺和仲胺的作用
含有活泼氢原子的伯胺及仲胺与环氧树脂中的环氧基作用。使环氧基开环生成羟基，生成的羟基再与环氧基起醚化反应，最后生成网状或体型聚合物。
（2）叔胺的作用与伯胺、仲胺不同，它只进行催化开环，环氧树脂的环氧基被叔胺开环变成阴离子，这个阴离子又能打开一个新的环氧基环，继续反应下去，最后生成网状或体型结构的大分子。

2、酸酐类硬化剂
酸酐是由羧酸（分子结构中含有羧基—COOH）与脱水剂一起加热时，两个羧基除去一个水分子而生成的化合物。
酸酐类硬化剂硬化反应速度较缓慢，硬化过程中放热少，使用寿命长，毒性较小，硬化后树脂的性能（如力学强度、耐磨性、耐热性及电性能等）均较好。但由于硬化后含有酯键，容易受碱的侵蚀并且有吸水性，另外除少数在室温下是液体外。绝大多数是易升华的固体，而且一般要加热固化。
酸酐和环氧树脂的硬化机理，至今尚未完全阐明，比较公认的说法如下：
酸酐先与环氧树脂中的羟基起反应而生成单酯，第二步由单酯中的羟基和环氧树脂的环氧基起开环反应而生成双酯，第三步再由其中的羟基对环氧基起开环作用，生成醚基，所以可得到既含醚键，又含有酯基的不溶不熔的体型结构。
除了上述反应之外，第一步生成的单酸中的羧基也可能与环氧树脂分子上的羟基起酯化反应，生成双酯。但这不是主要的反应。
3、树脂类硬化剂
含有硬化基团的一NH一，一CH2OH，一SH，一COOH，一OH等的线型合成树脂低聚物，也可作为环氧树脂的硬化剂。如低分子聚酰胺．酚醛树脂，苯胺甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，糠醛树脂，硫树脂，聚酯等。它们分别能对环氧树脂硬化物的耐热性，耐化学性，抗冲击性，介电性，耐水性起到改善作用。常用的是低分子聚酰胺和酚醛树脂。
（1）低分子聚酰胺不同于尼龙型的聚酰胺。它是亚油酸二聚体或是桐油酸二聚体与脂肪族多元胺，如乙二胺、二乙烯三胺反应生成的一种琥珀色粘稠状树脂。由于原材料的性质，反应组分的配比和反应条件不同，低分子聚酰胺的性质差别很大。它们的分子量在500~9000之间，有熔点很高，胺值很低的固态树脂，也有胺值为300的液态树脂。其中胺值是低分子聚酰胺活性的描述，胺值高的活性大，与环氧树脂反应速度快，但可使用期短，胺值低的活性小，与环氧树脂反应速度慢，但可使用期长，表1列举了几种低分子聚酰胺的牌号及性能。
表1

低分子聚酰胺牌号及性能举例

牌号

200

300

400

650

651

原料

亚油酸二聚体

与三乙烯四胺

亚油酸二聚体

与三乙烯四胺

桐油酸二聚体

与二乙烯三胺

—

—

色泽

棕红色

黏流体

棕红色

黏流体

棕色

黏流体

棕色

黏流体

浅黄色

液体

密度g／cm3

0.96~0.98

0.96~0.98

0.970~0.990

0.7~0.99

胺值

215±15

305±15

200±20

200±20

300

黏度（40℃）

mPa·s

20000~80000

600~2000

15000~50000

—

—

低分子聚酰胺分子中有各种极性基团，如仲胺基。伯胺基以及酰胺基，硬化后的环氧树脂对各种金属、木材、玻璃和塑料有良好的粘附力。聚酰胺分子中有较长的脂肪碳链，起到内部增塑作用，因此硬化后的环氧树脂有一定的韧性。低分子聚酰胺与环氧树脂的配合比例一般从40／60到60／40。在此范围内，可获得较好的胶接强度，热稳定性和耐化学试剂作用。一般聚酰胺用量多，体系柔性及抗冲击性能好；环氧树脂比例高，高温下粘结强度比较高，耐化学试剂作用好。
低分子聚酰胺作硬化剂特点是：无毒或低毒，挥发性小，易与环氧树脂混合，反应缓慢，一般多用作常温固化剂。
（2）酚醛树脂
酚醛树脂与环氧树脂的相互作用比较复杂，热固性酚醛树脂中的羟甲基与环氧树脂中的羟基及环氧基起反应及酚醛树脂中的酚羟基与环氧基起开环醚化反应所以酚醛树脂能把环氧树脂从线型变成体型，环氧树脂也能把酚醛树脂从线型变成体型，彼此相辅相成，最后形成相互交联的不溶不熔的体型大分子。

4、咪唑类固化剂
咪唑类化合物是一种新型固化剂，可在较低温度下固化而得到耐热性优良的固化物，并且具有优异的力学性能。
咪唑类化合物的反应活性根据其结构不同而有所不同。一般碱性愈强，固化温度愈低，在结构上受l位取代基影响较大。
咪唑(1midaxole)是具有两个氮原子的五元环，一个氮原子构成仲胺，一个氮原子构成叔胺。所以咪唑类固化剂既有叔胺的催化作用，又有仲胺的作用。如2-乙基-4-甲基咪唑。

回答4：

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回答5：

反应机理：酸催化反应机理催化剂：质子给予体，促进顺序：酸>酚>水>醇

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