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环氧树脂塑料的卓越性能和应用范

文字:[大][中][小] 2014-11-3    浏览次数:1083    

也许很少有人知道,环氧树脂是一种性能很差的化学品。事实如此,作为一种热塑性低聚物,环氧树脂性能确实很差,除用作聚氯乙烯的稳定剂等之外,没有多少直接使用价值。

但是当它与固化剂进行固化反应形成三维交联网络结构后,则呈现出一系列优异的性能,从而具有卓越的实用价值。所以环氧树脂的化学反应性能是环氧树脂应用的基础、核心。环氧树脂在固化过程中的行为及固化物的性能取决于环氧树脂的性能、固化剂和其他助剂阶性能以及它们与树脂之让的相互影响及合理配合,此外还和它们的固化历程有密切关系。而这些又取决于它们的分子结构。

环氧树脂最大的特征是含有反应活性很高的环氧基。关于环氧基的性能,主要应通过结构式理解,这离实际生产似有距离,环氧基是由2个碳原子和1个氧原子组成的三元环。环氧基三元环的2个碳原子和1个氧原子在同一平面上,使环氧基有共振性。氧的电负性比碳大,导致静电极化作用,使氧原子周围电子云密度增加。若将环氧乙烷的电负荷分布与同样是三元环的环丙烷相比较,可以看出环丙烷电子分布均一,而环氧乙烷的电荷明显地偏向氧原子。这样一来,在环氧基上就形成两个可反应的活性中心:电子云密度较高的氧原子和电子云密度较低的碳原子。当亲电子试剂靠近时就攻击氧原子,而当亲核试剂靠近时则攻击碳原子,并迅速发生反应,引起C—O键断裂,使环氧基开环。同时又由于环内键角约60°,与正常的键角约109°比较,每个键都向内屈挠约24°。

因此环氧环具有很大的张力。就象一张拉开的弓,有很大的回复原态的倾向一样。这种张力是开环的潜在力。正是由于电荷的极化和环氧环的非常大的变形能量,使得环氧基具有极高的反应活性。

质子和路易斯酸之类的亲电子试剂攻击氧原子进行加成反应。在这种情况下,生成的碳阳离子越稳定,则越容易进行:开裂,异常加成生成物的生成比例有增加的趋势。尽管脂环族环氧化合物对碳原子的受攻击有很大的立体障碍,但对氧原子的受攻击却无此位阻效应。并且比端环氧基有更大的反应活性。因此,酸酐是脂环族环氧树脂的主要固化剂。

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