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環氧樹脂和乙烯基樹脂優缺點

乙烯基樹脂,也稱為乙烯基酯樹脂,是由環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成化學反應而制得的的熱固性樹脂。由于乙烯基樹脂具有有良好的力學性能、韌性、耐熱性和黏結性,優異的耐化學性及便于固化的特性,其應用領域正在不斷擴大。那么,乙烯基樹脂和環氧樹脂到底有何區別?今天賢集網小編,給大家全方位對比一下兩種樹脂,讓你一次弄清楚乙烯基樹脂和環氧樹脂的種類、優缺點、應用和工藝。

一、乙烯基樹脂的種類及優缺點

首先,先來認識一下乙烯基樹脂。乙烯基樹脂全名環氧乙烯基酯樹脂( Epoxy Vinyl Ester Resin,英文縮寫VER),也簡稱為乙烯基酯樹脂、乙烯酯樹脂,是一種熱固性樹脂。乙烯基樹脂兼具了環氧樹脂( Epoxy Resin) 和不飽和聚酯樹脂( Unsaturate Polyester Rein) 的優點,即高強度、耐化學腐蝕和良好工藝性能;而且沒有環氧樹脂的顯著缺點——高粘度、不易加工及高成本。乙烯基樹脂由環氧樹脂(如雙酚A或四溴雙酚A環氧樹脂、環氧酚醛清漆及二環氧化聚氧化丙烯等)和不飽和一元羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸等)反應得到。由于樹脂合成的工藝和方法的不同,乙烯基樹脂的結構、性能及應用也有差別。

乙烯基樹脂( VER)的類型包括:
①雙酚A通用型VER
雙酚A 通用型 VER 是由甲基丙烯酸與雙酚 A 二縮水甘油醚型環氧樹脂通過開環加成反應合成的溶于苯乙烯溶劑的溶液。

圖片

②溴化雙酚 A 環氧乙烯基酯樹脂
溴化雙酚 A 環氧乙烯基酯樹脂( 阻燃型環氧乙烯基酯樹脂) 一般采用溴化雙酚 A 環氧樹脂開環合成。
由于樹脂中含溴, 因此阻燃型環氧乙烯基酯樹脂既具有與通用型雙酚 A環氧乙烯基酯樹脂相同的耐化學性, 同時又賦予樹脂自熄性。

③酚醛環氧型乙烯基酯樹脂
酚醛環氧樹脂引入乙烯酯樹脂的骨架中, 合成的環氧乙烯基酯樹脂一般稱 NOVOLAC 型環氧乙烯基酯樹脂, 樹脂具有較高的熱穩定性。

固化后的酚醛環氧乙烯基酯樹脂,交聯密度高、耐熱性好,可延長使用壽命并且具有優良的耐腐蝕性,特別對含氯溶液或有機溶劑耐腐蝕性好。
④高交聯密度酚醛環氧乙烯基酯樹脂
為了適應耐高溫強度情況的需要,較多廠家對酚醛環氧乙烯基酯樹脂進行了改性,提高了樹脂的交聯密度和耐熱性能,具有優良的耐酸、耐溶劑腐蝕性和抗氧化性能,適用于各種高溫強腐蝕情況,如吸收塔、含有各種廢氣的高溫煙囪等。
⑤光敏乙烯基樹脂
由于乙烯基樹脂樹脂的中的不飽和雙鍵在分子鏈端,活性較高,同時配以分子設計,如采用高環氧值的環氧樹脂,采用丙烯酸取代甲基丙烯基酸合成后的乙烯基樹脂,加入光引發劑(如苯醌、苯偶姻醚等),用以吸收紫外線能量,并傳遞給樹脂系統,而使乙烯基樹脂進行聚合固化。
此類樹脂可以用于印刷、光敏油墨等,在油漆工業上用作光敏涂料,在無線電工業中用作PCB上的光致抗蝕膜。
⑥柔性乙烯基酯樹脂
為了適應各種防腐蝕工程施工的需要,出現了柔性乙烯基酯樹脂,柔性乙烯基酯樹脂具有對鋼和混凝土表面很高的粘接性,與傳統的環氧乙烯基酯樹脂相比,其延伸率更高,粘接強度大大的提高,抗沖強度提高近4倍,層間強度提高20%,并具有獨特的耐磨性。
除了上面介紹的品種,還有PU 改性環氧乙烯基酯樹脂、SMC/ BMC 用環氧乙烯基酯樹脂、輻射固化環氧乙烯基酯樹脂等等。
在國外經過50年的開發和應用開拓,在國內經過20多年的探索,乙烯基酯樹脂已經發展成一系列具有特殊功能的高性能熱固性樹脂,在復合材料、防腐蝕、涂料、膠黏劑等很多領域已經得到了廣泛的應用。


二、環氧樹脂的種類及優缺點

同樣,我們先來簡單介紹一下環氧樹脂。
環氧樹脂(Epoxy Resin)是泛指含有兩個或兩個以上環氧基,以脂肪族、脂環族或芳香族等有機化合物為骨架并能通過環氧基團反應形成有用的熱固化產物的高分子低聚體(Oligomer)。當聚合度n為零時,稱之為環氧化合物,簡稱環氧化物(Epoxide)。


環氧樹脂的種類很多,并且不斷有新品種出現。環氧樹脂的分類方法也很多。通常按其化學結構和環氧基的結合方式大體上分為五大類:(1)縮水甘油醚類,(2)縮水甘油酯類,(3)縮水甘油胺類,(4)脂肪族環氧化合物,(5)脂環族環氧化合物。

下面詳細介紹一下常見環氧樹脂的類型及特點。
①雙酚A型環氧樹脂
雙酚A(即二酚基丙烷)型環氧樹脂即二酚基丙烷縮水甘油醚。在環氧樹脂中它的原材料易得、成本最低,因而產量最大。其在我國約占環氧樹脂總產量的90%,在世界約占環氧樹脂總產量的75%~80%。
因其用途最廣,故被稱為通用型環氧樹脂。
雙酚A型環氧樹脂的分子結構決定了它的性能具有熱固性,能與多種固化劑,催化劑及添加劑形成多種性能優異的固化物,幾乎能滿足各種使用需求。主要缺點是:耐熱性和韌性不高,耐濕熱性和耐候性差。
②雙酚F型環氧樹脂
這是為了降低雙酚A型環氧樹脂本身的粘度并具有同樣性能而研制出的一種新型環氧樹脂。通常是用雙酚F(二酚基甲烷)與環氧氯丙烷在NaOH作用下反應而得的液態雙酚F型環氧樹脂。
雙酚F型環氧樹脂的特點是黏度小,不到雙酚A型環氧樹脂黏度的1/3,對纖維的浸漬性好。其固化物的性能與雙酚A型環氧樹脂幾乎相同,但耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優。液態雙酚F型環氧樹脂可用于無溶劑涂料、膠粘劑、鑄塑料、玻璃鋼及碳纖維復合材料等。
③多酚型縮水甘油醚環氧樹脂
多酚型縮水甘油醚環氧樹脂是一類多官能團環氧樹脂。在其分子中有兩個以上的環氧基,因此固化物的交聯密度大,具有優良的耐熱性、強度、模量、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。
④脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂
脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂是由二元或多元醇與環氧氯丙烷在催化劑作用下開環醚化,生成氯醇中間產物,再與堿反應,脫HCl閉環,形成縮水甘油醚。
脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂是由二個或二個以上環氧基與脂肪鏈直接相連而成。在分子結構里沒有苯環、脂環和雜環等環狀結構。這類樹脂絕大多數粘度很小,大多數品種居于偶水溶性,大多數是長鏈型分子,因此富有柔韌性。但其耐熱性較差。
⑤縮水甘油酯類環氧樹脂
縮水甘油胺型環氧樹脂和二酚基丙烷環氧化樹脂比較,具有粘度低,使用工藝性好;粘合力比通用環氧樹脂高,固化物力學性能好;電絕緣性好、耐氣候性好,并且具有良好的耐超低溫性,在超低溫條件下,仍具有比其它類型環氧樹脂高的粘結強度。有較好的表面光澤度,透光性、耐氣候性好。
⑥脂環族環氧樹脂
脂環族環氧樹脂是低分子化合物,黏度小、工藝性好。可作為活性稀釋劑用。環氧當量小,交聯密度大,再加上有熱穩定性好的剛性脂環,因此耐熱性高,但較脆,韌性差。固化收縮小,拉伸強度高。由于合成過程中不含Cl、Na等離子,所以電性能好,尤其是高溫電性能及耐電弧性好。不含苯環,因而耐紫外線及耐候性好。


三、乙烯基樹脂和環氧樹脂的性能對比
1、乙烯基樹脂性能特點
①乙烯基樹脂秉承了環氧樹脂的優良特性,固化性和成型性方面更為出色,能溶解于苯乙烯以及丙烯酸系單體。
②樹脂粘度低,可常溫固化,操作方便,施工不受季節限制。
③具有優良的耐腐蝕性能,耐堿性與環氧樹脂相似,耐酸性與抗氧化性與雙酚不飽和聚酯樹脂相似。交聯密度高的乙烯基樹脂有良好的溶劑耐性。
2、環氧樹脂性能特點
①力學性能高。環氧樹脂具有很強的內聚力,分子結構致密,所以它的力學性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型固性樹脂。
②附著力強。環氧樹脂固化體系中含有活性極大的環氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團,賦予環氧固化物對于金屬陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材以優良的附著力。
③固化收縮率小。一般為1%-2%。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一。
④工藝性好。環氧樹脂固化時基本上不產生低分子揮發物,所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環保型涂料。
⑤抗化學藥品性能優良。環氧固化物具有優良的化學穩定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質腐蝕的性能優于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。
四、乙烯基樹脂和環氧樹脂的應用對比
1、乙烯基樹脂應用領域

按行業劃分,全球乙烯基樹脂市場主要分為三類:復合材料、油漆、涂料以及其他。乙烯基樹脂基復合材料廣泛應用于管道、儲罐、建筑、運輸等行業。
乙烯基樹脂極佳的耐腐蝕性以及優異的物理化學性能, 使其成為大量化工防腐蝕 FRP 工程之首選材料。如玻璃鋼槽罐、管道、塔器以及耐腐蝕格柵等;防腐蝕工程,如高耐腐蝕地坪、高強度FRP制品;重防腐玻璃鱗片涂料、鱗片膠泥;電廠脫硫防腐,耐高溫,耐強酸強堿;化工車間工作臺耐酸耐堿耐高溫防腐等。
近年來,隨著乙烯基酯樹脂的特殊功能化的創新與發展,在下游眾多領域得到了一些新的應用:
1)乙烯基酯樹脂玻璃鱗片膠泥在非熱電廠煙氣脫硫領域得到了很好的推廣和應用,尤其是玻璃鋼/膠泥復合襯里在化工行業池槽襯里領域得到了越來越多的推廣和應用;
2)厚漿型乙烯基酯樹脂類涂料,包含鱗片涂料和非鱗片涂料,已經得到了大量推廣和應用;300μm膜厚的乙烯基酯樹脂涂料市場上已經開始起步,并呈現高速增長的趨勢;
3)高氧指數與低煙密度兼顧的乙烯基酯樹脂在耐蝕阻燃兼顧的FRP領域得到了推廣和應用;
4)“零”收縮、高韌性的乙烯基酯樹脂在FRP頭盔、釣魚竿等領域得到了廣泛的推廣和應用;
5)高強度、高延伸率兼顧的乙烯基酯樹脂在一些特殊要求的FRP結構件領域得到了廣泛的推廣和應用;
6)耐超高溫(氣相200℃以上)、耐超低溫(―40℃)的特殊功能化乙烯基酯樹脂得到了推廣和應用;
7)乙烯基酯樹脂在特殊電氣材料(如機車用絕緣FRP、半導體碳棒等)領域得到了一些推廣和應用;
2、環氧樹脂應用領域
環氧樹脂優良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料,在國民經濟的各個領域中得到廣泛的應用。
①涂料
環氧樹脂在涂料中的應用占較大的比例,它能制成各具特色、用途各異的品種。其共性:1)耐化學品性優良,尤其是耐堿性;2)漆膜附著力強,特別是對金屬;3)具有較好的耐熱性和電絕緣性;4)漆膜保色性較好。
環氧樹脂涂料主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆,但雜環及脂環族環氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。
②膠粘劑
環氧膠粘劑是結構膠粘劑的重要品種。環氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結性不好之外,對于各種金屬材料如鋁、鋼、鐵、銅;非金屬材料如玻璃、木材、混凝土等;以及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優良的粘接性能,因此有萬能膠之稱。
③電子電器材料
由于環氧樹脂的絕緣性能高、結構強度大和密封性能好等許多獨特的優點,已在高低壓電器、電機和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應用,發展很快。
主要用于:1)電器、電機絕緣封裝件的澆注;2)用于裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。3)電子級環氧模塑料用于半導體元器件的塑封;4)此外,環氧層壓塑料、環氧絕緣涂料、絕緣膠粘劑、電膠粘劑也有大量應用。
④工程塑料和復合材料
環氧工程塑料主要包括用于高壓成型的環氧模塑料和環氧層壓塑料,以及環氧泡沫塑料。環氧工程塑料也可以看作是一種廣義的環氧復合材料。環氧復合材料是化工及航空、航天、軍工等高技術領域的一種重要的結構材料和功能材料。
⑤土建材料
環氧樹脂在建筑領域,主要用作防腐地坪、環氧砂漿和混凝土制品、高級路面和機場跑道、快速修補材料、加固地基基礎的灌漿材料、建筑膠粘劑及涂料等。

環氧樹脂和乙烯基樹脂優缺點

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