环氧树脂工艺配方课件.ppt
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1、环氧树脂系列,第四组小组成员:韩玫 洪飞 沈赟 郑云燕,目录,1.产品的概述、分类、应用2.产品生产方法的选择3.产品生产原料、助剂的种类和用量的选择4.产品生产工艺参数的确定5.产品生产过程的设计6.产品改性,环氧树脂胶黏剂有万能胶之称,是最重要的一类合成胶粘剂。在环氧树脂结构中含有脂肪族羟基、醛基和极活泼的环氧基。羟基和醚基都有高度的极性,使环氧树脂分子能与临界面产生静电引力,而环氧基也可能与介质表面的自由基起反应形成化学键,所以环氧树脂的粘合力特别强。它对大部分的材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、赛璐珞等粘结力较差。固化后的环氧树脂具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性、耐有机溶剂性及好的电绝
2、缘性。此外,树脂固化后收缩性小,如加入适量填充剂,收缩率能降至0.1%0.2%,可在150200C下长期使用,耐寒性可达-50C。,环氧树脂胶黏剂概述,环氧树脂胶黏剂的生产原料,环氧树脂胶黏剂除环氧树脂基体外,还含有固化剂、固化促进剂、稀释剂、增韧剂和其他填充剂等其他组分。 环氧树脂种类很多,用作胶粘剂的品种主要是双酚A缩水甘油醚。它由双酚A和环氧氯丙烷在碱作用下生成, 其反应如下 : (其中n=019,平均分子量为3007000),1、 把双酚A投入溶解锅1中,然后通入环氧氯丙烷,开动搅拌器,佳套通入蒸汽加热使其升温溶解。2、 用齿轮泵2将溶解液打入带有锚式搅拌器的反应锅5中, 开动搅拌器,
3、搅拌器的转速为70r/min。 3、从氢氧化钠溶液高位计量槽3滴加氢氧化钠溶液1,加氢氧化钠至一定量时温度升高很快,这时将夹套通入冷却水,以控制反应系统温度 。 4、 反应初阶段结束后,减压回收过量的环氧氯丙烷,环氧氯丙烷的蒸汽经冷凝器6冷凝进入接收器,放出后循环使用。 5、回收结束后 ,从苯高位槽加入苯溶解,再加入氢氧化钠溶液2。 6、后阶段反应结束后,夹套通冷水冷却,静置;把上层苯树脂溶液抽吸到回流脱水釜9,下层的盐脚加苯再萃取一次,抽吸后放掉。 7、回流脱水釜中回流至蒸出的苯清日析无水珠为止。冷却静置,经过滤器11至贮槽15中,沉降后抽入脱苯釜16脱苯(先常压后减压)。 8、脱苯后,直接
4、从釜中放出产品环氧树脂。说明:回流脱水的目的是脱去苯树脂溶液中的微量水分,以析 溶于这些水中的碱和盐、水、碱、盐的存在都影响树脂的质量,故采用溶剂苯取法时必须回流脱水。,工艺流程说明:,(1)固化剂环氧树脂只有与固化剂配合使用才能发挥其作用。固化剂的种类、性能及用量对其固化速度、操作工艺及固化产物的各项性能影响很大,是环氧树脂胶黏剂中不可缺少的组成部分。按固化机理固化剂可分为加成固化剂型和催化固化型两类。加成型固化剂为含有活性氢的化合物。催化性固化剂一般不含活性氢,具体分类如下:,生成过程中使用其他组分及作用,固化剂,加成型,催化型,咪唑类,如:2-乙基-4-甲基咪唑,叔胺类,脂肪族叔胺,如三
5、乙醇胺,芳香族叔胺,如苄基二甲胺,Lewis酸类,无机盐,如氯化亚锡,络合物,如三氯化硼甘油,胺类,酸酐类,聚合物,如低分子聚合胺,潜伏型,如双氰胺酮亚胺,酸酐,如顺丁烯二酸酐,改性酸酐,如顺酐与环戊二烯加成物,脂肪族伯、仲胺,如二乙烯三胺芳香族伯胺,如间苯二胺脂环族胺,如六氢吡啶改性胺,如593固化剂混合按,如间苯二胺与DMP-30混合物,按固化温度可分类为常温、中温和高温固化剂。在讨论固化剂时常按化合物类型分类。 (1)胺类固化剂 是环氧树脂胶黏剂中式最长使用的。由于氨基具有很强的亲核性能,因此大多数胺类都能室温固化环氧树脂,例如,脂肪族伯胺与仲胺等均常用于室温固化的环氧胶黏剂中。在脂肪胺
6、中,随分子量增加,活性减小。方胺由于p-共轭使氨基亲核性降低,活性比脂肪胺低得多,需加热固化,但固化树脂的耐热性却好些。由于空间因素,仲胺比伯胺活性低些。 (2)低分子量聚酰胺 是由二聚(或三聚)不饱和脂肪酸与多元胺缩聚而成的一种分子量较高(500900)的固化剂,它实际上是一种改性脂肪胺。它的特点是完全具备普通脂肪胺的固化性能。低挥发性,低毒性;固化树脂的韧性很好;用量范围很广,与环氧树脂的用量比可以为40/60到60/40。不足之处是室温难以固化安全,因此用其固化环氧树脂时,适当加热活在室温基本固化后,加热一段时间,可以获得更好的粘结性能。,(3)酸酐 是环氧树脂的另一类重要固化剂。 用酸
7、酐固化的环氧树脂具有优异的电绝缘性、耐热性和耐老化性能;配合物适用期长,固化反应温和,在电气元器的粘合、封装与制用石粉灰与铁粉;氧化铝粉、钛白粉等能提高粘结力等,用量根据填充剂的性质和使用要求而定,其范围在5%300%。加入填料的同时一般需加入2%左右的偶联剂一增大填料与环氧树脂的亲和力,确保胶层的综合性能。,固化剂的种类很多,常见的有脂肪胺、芳香胺、羧酸、酸酐、酚和硫酸等。,(2)固化促进剂 在环氧树脂胶粘剂中,为了加速固化反应,降低固化温度,缩短固化时间所加入的一些物质为固化促进剂。常用的固化促进剂主要有取代酚类与一些催化型固化剂。促进剂的用量一般不高于5%,否则会降低固化物的耐热性等性质
8、。常用固化剂如下:,(3) 稀释剂 稀释剂可降低胶粘剂的粘度,改善工艺性能,增加对被粘物的浸润性,从而提高粘接强度。稀释剂有非活性稀释剂(丙酮、甲苯、乙酸乙酯等)和活性稀释剂(501环氧丙烷丁基醚、662甘油环氧树脂、600二缩水甘油醚等)两大类。(4)填料 填料不仅可以降低成本,还可以改善胶黏剂的许多性能。例如降低收缩性、降低热膨胀系数,提高耐热性、导电性,改善流变特性。常见的填料有石棉粉、水泥粉、滑石粉、刚玉粉等。,应用实例有:配方1:(质量份)E-51环氧树脂 100650聚酰胺 100填料 适量室温24小时固化;如果加热,固化时间可缩短,100摄氏度仅2小时。配方2:(质量份)E-51
9、环氧树脂 100邻苯二甲酸二丁酯 151,2-二亚乙基三胺 11填料 适量室温固化3d后可达高粘接强度。,环氧树脂胶粘剂的应用领域,环氧树脂胶粘剂(简称环氧胶粘剂或环氧胶)从1950年左右出现至今,仅仅只有50多年。但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出,以及胶粘界面化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展,使胶粘剂阶性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现,而成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强,曾有“万能胶”、“大力胶”之称。已在航空、
10、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。,环氧树脂胶粘剂的组成,环氧胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程,包括浸润、粘附、固化等步骤,最后生成三维交联结构的固化物,把被粘物结合成一个整体。胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性,而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关,同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。环氧胶粘剂的性能必须与上述
11、影响胶接性能的诸因素相适应,才能获得最佳结果。用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体,或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中,其性能会有极大的差别。应用时应充分给予重视。由于篇幅的限制,本章主要介绍环氧胶粘剂主要品种的配方设计、胶接工艺条件、性能及应用举例。,环氧树脂胶粘剂的类型、特点、机理环氧树脂胶粘剂的品种很多,其分类的方法和分类的指标尚未统一。通常按下列方法分类。按胶粘剂的形态分类如无溶剂型胶粘剂、(有机)溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种)、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂(环氧胶膜)等。,(1)按固化条件分类1)冷固化胶(不加热固化胶)。又分为:低温固化胶,固化温度1
12、5;室温固化胶,固化温度1540。2)热固化胶。又可分为: 中温固化胶,固化温度约80120; 高温固化胶,固化温度150。 3)其他方式固化胶,如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化胶等。,(2)按胶接强度分类 1)结构胶,抗剪及抗拉强度大,而且还应有较高的不均匀扯离强度,使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等栽荷。同时还应具有较高的耐热性和耐候性。通常钢-钢室温抗剪强度25MPa,抗拉强度33MPa。不均匀扯离强度40kNm。2)次受力结构胶,能承受中等载荷。通常抗剪强度1725MPa,不均匀扯离强度2050kNm。 3)非结构胶,即通用型胶粘剂。其室温强度还比较高,但随温度的升
13、高,胶接强度下降较快。只能用于受力不大的部位。,(3)按用途分类 1)通用型胶粘剂。 2)特种胶粘剂。如耐高温胶(使用温度150)、耐低温胶(可耐50或更低的温度)、应变胶(粘贴应变片用)、导电胶(体积电阻率10-310-4cm)、密封胶(真空密封、机械密封用)、光学胶(无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配)、耐腐蚀胶、结构胶等。 此外也可按固化剂的类型来分类,如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶,纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。,环氧树脂胶粘剂的特点环氧胶粘剂与其他类
14、型胶粘剂比较,具有以下优点: (1)环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基,因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料,尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力,同时环氧固化物的内聚强度也很大,所以其胶接强度很高。(2)环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生。胶层的体积收缩率小,约1一2,是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。加入填料后可降到02以下。环氧固化物的线胀系数也很小。因此内应力小,对胶接强度影响小。加之环氧固化物的蠕变小,所以胶层的尺寸稳定性好。,环氧胶粘剂的主要缺点 (1)不增韧时,固化物一般偏脆,抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。 (2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、
15、氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。 (3)有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用,施工操作时应加强通风和防护。,环氧树脂胶粘剂技术,1、耐航空燃料的不含铬酸盐的、单组分型的、非固化性的防腐蚀密封剂2、一种半导体封装用的液体环氧组合物及其用途3、耐热性、耐寒性优越的热熔粘合剂组合物4、建筑结构用粘合剂5、粉状可交联织物粘合剂组合物6、聚合物分散体作为密封或涂料组合物的粘合剂的用途7、复合环氧树脂8、厚膜阴极电泳涂料用树脂乳液的制备9、彩釉玻璃胶粘剂10、一种芳香胺环氧固化剂及其制备方法,11、一种液体芳香胺固化的环氧灌封材料及其制备方法12、
16、瞬间堵漏胶及施用方法13、冷固化的环氧树脂配方14、用于制备改进树脂的改进方法15、光固化胶粘剂 16、紫外线固化性粘合剂组合物及其物品17、含有二硫代酰胺粘合促进剂的环氧粘合剂18、高取代度羟丙基淀粉的制备工艺方法19、用于粘结半导体晶片的无溶剂环氧基粘合剂和其制备方法20、一种高级耐热阻燃灌封浸渍树脂胶,21、阻燃热塑性树脂组合物22、粘锚式包钢加固粘结材料及加固工法23、含单烃基化二烯聚合物及其环氧化衍生物的聚氨酯涂料和粘合剂24、一种抗流淌糊状环氧胶粘剂25、粘合剂组合物和粘合片26、改进粘合性的可固化有机聚硅氧烷组合物27、环氧树脂固化剂及其制备方法28、湿气活化的粘合剂组合物29、
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- 环氧树脂 工艺 配方 课件
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