[分享] 每日更新20240614【战疫纪念~2022春天～上海疫情封控】《乙烯基酯树脂及其树脂重防腐应用》更新到第五版

9.4.4 无机填料的选择

无机填料的选择应该综合考虑制品的性能、成型工艺和成本等几方面的因素。主要可以从无机填料的吸油值、颗粒度大小和分布、填充量、相对密度、触变性、填料价格等都会影响到填料的选择。表9.4.4是常用无机填料的选用指南。

①吸油值 吸油值也称树脂吸附量，表示填充剂对树脂吸收量的一种指数。在实际应用中，大多数填料用吸油值这个指标来大致预測填料对树脂的需求量。颗粒相同的填料，带空隙的比不带空隙的填料颗粒吸油值要髙，所以油吸附量小的填料在树脂中的用量就可增加。吸油值对选择填料具有一定的指导意义，它直接影响到模塑料的成本和加工性能。填料吸油值大，有可能会“吃掉”几倍甚至几十倍于自身价格的树脂，这无形中提髙了物料的成本。吸油值上升，树脂的黏度随即上升，这会严重影响其对钎维的浸渍，甚至会改变模塑料的流变性能，使其成型工艺性能变差。所以，为提高填料在模塑料中的含量。所选择的填料以较低的吸油值为好。

②颗粒度大小和分布 颗粒是填料的基本单元。填料的颗粒度一般用其通过某号筛网所给定的百分数来分级。如99. 8%的颗粒通过127.95网孔数(325目)的网筛，此填料的细度称为325目。与网筛目相对应的也有用微米表示填料细度的，如果构成网筛金属细丝间距离为44μm，那么通网筛的填料也可称为直径为44μm的填料。直径比44μm大的粒子不能在网筛中通过，但比44μm小的粒子却能通过网筛并混在一起，因此，实际上所使用的填料的粒径大小是不等的。对于填料颗粒度的要求有两项：一是平均颗粒度；二是颗粒度分布。—般平均颗粒度以5μm左右为好，最大颗粒度不宜超20μm，颗粒表面应光滑。超过20μm的颗粒会给制品性能造成不良影响。填料的颗粒大小与吸油值有一定的关系。颗粒较大、平均颗粒为8μm填料的总表面就较小，吸油值亦较低，易被树脂所浸润，可以有很高的加入量，如碳酸钙、二氧化硅和粗的滑石粉等。

③填充量 填料是很便宜的原料，它可以大幅度降低模塑料及其制品的成本，因此人们常希望尽可能向制品中多加填料，使填料的填充率高些。但填料的不同类型、颗粒度及其分散性等都将影响树脂混合料的流动性，因而影响到各种填料的加入。实际上，填充率与吸油值有着直接的关系，在黏度一定的条件下，值愈小，填充率就愈髙。当然，实际的填充率是有限度的，要达到最大的填充率是不可能的。

④触变性 触变是一种种物理现象，即当物料受到振荡时，其黏度显著下降，而当振荡停止时，物料又恢复到原来的黏度。触变性敏感的物料，在模塑压力的作用下会造成物料黏度过低，物料流失大，甚至使树脂与增强材料分离。在填料含量髙时，应产生中等程度的触变性。

⑤特殊性能 有些填料的加入可以改善模塑料的物理性能。如水合氧化铝（氢氧化铝）可以赋予制品自熄性和抗漏电件；硫酸钡可以改善模塑料的耐腐蚀性；滑石粉能提高模塑料的耐电弧性等。

⑥填料的搭配 在使用过程中还可以将两种或多种填料相混合，取长补短，以获得比较理想的效果。这种搭配可以是不同品种填料的搭配，也可以是以不同品种、细度上的搭配或者不同吸油化值的搭配等。

9.5 常用纤维增强塑料（FRP）衬里之“环氧树脂”的固化

9.5.1 现场施工用环氧树脂

9.5.1.1 环氧树脂概述

环氧树脂（通称为epoxy resin），是一种环氧低聚物（epoxy oligomer），与固化剂（hardener）反应可形成三维网状的热固性塑料。环氧树脂通常是在呈液体的状态下，经常温或加热进行固化，达到最终的使用目的；作为一种液态体系的环氧树脂具有在固化反应过程中收缩率小，其固化物的粘结性、耐热性、耐化学药品性以及机械性能、电气性能优良的特点，是热固性树脂中应用量较大的一个品种。缺点是耐候性和韧性差（除部分特殊品种外），但可以通过对环氧低聚物和固化剂的选择，或采用合适的改性方法在一定程度上加以克服和改进。

9.5.1.2 环氧树脂的定义、固化物性能特征

（1）定义

由两个碳原子与一个氧原子形成的环称为环氧环或环氧基，含这种三元环的化合物统称为环氧化合物（epoxide）。最简单的环氧化合物是环氧乙烷。

环氧树脂（Epoxy Resin）是泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体（Oligomer）。当聚合度n为零时，称之为环氧化合物，简称环氧化物（Epoxide）。这些低相对分子质量树脂虽不完全满足严格的定义，但因具有环氧树脂的基本属性，在称呼时也不加区别地统称为环氧树脂。

典型的环氧树脂结构如下式。

图片:图片111111111.jpg

在工业技术领域中，有些例外与上述定义不符，例如制造飞行器涂料所用芳香基多元醇，尽管每个分子中环氧基含量低于2，甚至是零，传统上也称之为环氧树脂，它与高分子质量酚氧化合物非常相似，其合成的原料与主要的工业环氧树脂相同，因而也称为环氧树脂。

环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。它几乎没有单独的使用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有应用价值，因此环氧树脂归属于热固性树脂范畴。

在工业技术领域中，有些例外与上述定义不符，例如制造飞行器涂料所用芳香基多元醇，尽管每个分子中环氧基含量低于2，甚至是零，传统上也称之为环氧树脂，它与高分子质量酚氧化合物非常相似，其合成的原料与主要的工业环氧树脂相同，因而也称为环氧树脂。

环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。它几乎没有单独的使用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有应用价值，因此环氧树脂归属于热固性树脂范畴。

（2）固化物特性及应用特点

环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较，环氧树脂的种类和牌号最多，性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。

环氧树脂及其固化物的性能特点：

①力学性能高。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树脂。

②粘结性能优异。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘结强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能，因此它的粘结性能特别强，可用作结构胶。

③固化收缩率小。一般为1%～2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一（酚醛树脂为8%～10%；不饱和聚酯树脂为4%～6%；有机硅树脂为4%～8%）。固化物线膨胀系数也很小，一般为60×10^-6K^-1。所以其产品尺寸稳定，内应力小，不易开裂。

④工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。

⑤电性能好。是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。

⑥稳定性好。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当（密封、不受潮、不遇高温），其贮存期为1年。超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、酚醛树脂等热固性树脂。

⑦环氧固化物的耐热性一般为80℃～100℃，环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。现场施工E-51液体双酚A型环氧树脂，考虑到固化度差异一般不建议高于60℃长期浸泡使用。

⑧在热固性树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。

环氧树脂的应用特点：

①具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个最佳配方都有一定的适用范围（条件），不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“万能”的最佳配方。必须根据不同的条件，设计出不同的最佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同，所以环氧树脂的固化历程，即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出最佳材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的关键。也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料，就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。因此，就必须深入了解和掌握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手，运用自如，取得最佳方案，生产和开发出性能最佳、成本最低的环氧材料和制品。

②不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化，能在潮湿表面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低成本。

③在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。

9.5.1.3 环氧树脂的种类

环氧树脂的种类很多，并且不断有新品种出现。因此，明确地进行分类是困难的。按化学结构分类在类推固化树脂的化学及机械性能研究等方面是便利的。环氧树脂的分类方法也很多。通常按其化学结构和环氧基的结合方式大体上分为五大类。这种分类方法有利于了解和掌握环氧树脂在固化过程中的行为和固化物的性能：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物。此外，还有混合型环氧树脂，即分子结构中同时具有两种不同类型环氧基的化合物，如TDE-85杂环环氧树脂、AFG-90杂环环氧树脂。

（1）按化学结构分类 环氧树脂按化学结构可大致分为：①缩水甘油醚类环氧树脂：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、线性酚醛型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚树脂、溴化双酚A缩水甘油醚树脂；②缩水甘油酯类环氧树脂：邻苯二甲酸二缩水甘油酯；③缩水甘油胺类环氧树脂；④脂肪族环氧树脂；⑤环氧化烯烃类树脂；⑥新型特征环氧树脂；⑦含无机元素等的其他环氧树脂，如有机硅环氧树脂、有机钛环氧树脂。