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淺析乙烯酯樹脂及環(huán)氧樹脂
一、乙烯酯樹脂
乙烯萊斯特樹脂的分子結(jié)構(gòu)與聚酯相似，但其反應(yīng)位點的位置主要不同，這些反應(yīng)位點*位于分子鏈的末端。由于分子鏈的整個長度都可以吸收沖擊載荷，這使得乙烯萊斯特樹脂比聚酯更堅韌和更有彈性。乙烯酯分子的酯基也更少。這些酯基易因水解而被水降解，這意味著乙烯酯比其聚酯對應(yīng)物表現(xiàn)出更好的耐水和許多其他化學(xué)物質(zhì)的性能，并且經(jīng)常在管道和化學(xué)儲罐等應(yīng)用中被發(fā)現(xiàn)。
與聚醚相比，乙烯酯中酯基的數(shù)目減少，樹脂不易被水解破壞。因此，這種材料有時被用作浸泡在水中的聚酯層壓板的屏障或“皮膚”涂層，例如在船體中。乙烯酯固化的分子結(jié)構(gòu)也意味著它往往比聚酯更堅韌，盡管要真正實現(xiàn)這些性能，樹脂通常需要有一個較高的溫度固化后。
二、環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂的大家族**了目前可用的一些比較高性能的樹脂。環(huán)氧樹脂在機(jī)械性能和抗環(huán)境退化方面通常優(yōu)于大多數(shù)其他類型的樹脂，這導(dǎo)致它們幾乎只用于飛機(jī)部件。作為一種復(fù)合樹脂，它們增加的粘合性能和抗水降解性使這些樹脂非常適合用于造船等應(yīng)用。在這里，環(huán)氧樹脂被***用作高性能船舶的主要建筑材料，或作為船體護(hù)套或替代水降解聚酯樹脂和膠衣的二次應(yīng)用。
術(shù)語“環(huán)氧樹脂”指的是一種化學(xué)基團(tuán)，由一個氧原子和兩個已經(jīng)以某種方式結(jié)合的碳原子組成。**簡單的環(huán)氧樹脂是三元環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為“α -環(huán)氧樹脂”或“1,2-環(huán)氧樹脂”。
通?？赏ㄟ^其特有的琥珀色或棕色來識別，環(huán)氧樹脂具有許多有用的性能。液體樹脂和固化劑形成低粘度易加工的體系。環(huán)氧樹脂在5°C至150°C的任何溫度下都能容易快速固化，這取決于固化劑的選擇。環(huán)氧樹脂**有利的特性之一是其在固化過程中的低收縮率，從而比較大限度地減少織物的“穿透打印”和內(nèi)應(yīng)力。高粘接強(qiáng)度和高機(jī)械性能也增強(qiáng)了高電絕緣和良好的耐化學(xué)性。環(huán)氧樹脂可用作粘合劑、嵌縫化合物、鑄造化合物材料，密封劑，清漆和油漆，以及覆膜樹脂的各種工業(yè)應(yīng)用。
環(huán)氧樹脂由長鏈分子結(jié)構(gòu)形成，類似于乙烯酯，兩端有反應(yīng)位點。然而，在環(huán)氧樹脂中，這些活性位點是由環(huán)氧基而不是酯基形成的。酯基的缺失意味著環(huán)氧樹脂具有特別好的耐水性。環(huán)氧分子在其中心還含有兩個環(huán)基團(tuán)，它們能夠比線性基團(tuán)更好地吸收機(jī)械和熱應(yīng)力，因此賦予環(huán)氧樹脂非常好的剛度、韌性和耐熱性能。
環(huán)氧樹脂與聚酯樹脂的不同之處在于，它們是由“硬化劑”而不是催化劑固化的。硬化劑通常是胺，通過“加成反應(yīng)”來固化環(huán)氧樹脂，兩種材料都發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)意味著通常有兩個環(huán)氧基與每個胺基結(jié)合。這形成了一個復(fù)雜的三維分子結(jié)構(gòu)。
由于胺分子以固定比例與環(huán)氧分子“共同反應(yīng)”，因此必須在樹脂和固化劑之間獲得正確的混合比例，以確保發(fā)生完整的反應(yīng)。如果胺和環(huán)氧樹脂沒有以正確的比例混合，未反應(yīng)的樹脂或硬化劑將留在基體中，這將影響固化后的**終性能。為了幫助樹脂和硬化劑的準(zhǔn)確混合，制造商通常制定一個簡單的混合比例，通過測量重量或體積很容易得到。
三、凝膠，固化和后固化
隨著催化劑或硬化劑的加入，樹脂將開始變得更粘稠，直到它達(dá)到不再是液體并失去流動能力的狀態(tài)。這就是凝膠點。樹脂在凝固后會繼續(xù)變硬，直到一段時間后，它獲得了全部的硬度和性能。這個反應(yīng)本身伴隨著放熱的產(chǎn)生，這反過來又加快了反應(yīng)的速度。整個過程被稱為樹脂的“固化”。固化的速度是由聚酯或乙烯酯樹脂中促進(jìn)劑的數(shù)量和環(huán)氧樹脂中固化劑的類型而不是數(shù)量來控制的。一般來說，與相同工作時間的環(huán)氧樹脂相比，聚酯樹脂產(chǎn)生更嚴(yán)重的放熱和更快的初始力學(xué)性能發(fā)展。
然而，對于這兩種樹脂類型，都可以通過加熱來加速固化，因此溫度越高，**終硬化發(fā)生的速度就越快。當(dāng)在室溫下需要幾個小時甚至幾天的固化時，這可能是**有用的。對于熱對樹脂的加速作用，一個快速的經(jīng)驗法則是:溫度增加10°C，反應(yīng)速度大約會增加一倍。因此，如果樹脂在20°C的25分鐘內(nèi)在層壓板中凝膠，它將在30°C的12分鐘內(nèi)凝膠，提供沒有額外的放熱發(fā)生。在高溫下固化具有額外的優(yōu)勢，它實際上提高了材料的**終機(jī)械性能，許多樹脂體系將無法達(dá)到其**終機(jī)械性能，除非樹脂被給予這種“后固化”。后固化包括在初始室溫固化后增加層壓溫度，這增加了可以發(fā)生的分子交聯(lián)的數(shù)量。在某種程度上，這種后固化在溫暖的室溫下會自然發(fā)生，但如果使用更高的溫度，則會獲得更高的性能和更短的后固化時間。對于材料的軟化點或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)尤其如此，它在一定程度上隨著固化后溫度的增加而增加。
來源：復(fù)合材料前言
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