3、環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂家族產(chǎn)品眾多,是目前廣為應(yīng)用的高性能樹脂的代表。與其它樹脂相比環(huán)氧樹脂具有更高的機械性能,更好的環(huán)境穩(wěn)定性和防降解性,這些優(yōu)異的性能決定了環(huán)氧樹脂成為飛機部件制造的首選材料。優(yōu)異的粘結(jié)性能和防水性使其在造船行業(yè)同樣得到廣泛應(yīng)用。
環(huán)氧基團是由一個氧原子和兩個碳原子構(gòu)成,最簡單的環(huán)氧是三原子環(huán)形結(jié)構(gòu),被稱為α-環(huán)氧或1,2-環(huán)氧,典型的分子結(jié)構(gòu)如下圖所示。
環(huán)氧樹脂呈棕褐色,根據(jù)固化劑的不同其固化溫度可以從5度到150度。環(huán)氧樹脂的優(yōu)點之一就是其低收縮率,有效地減少了表面收縮織紋和內(nèi)應(yīng)力。環(huán)氧樹脂同時還具備高粘結(jié)性,高機械性能,高電絕緣性和化學穩(wěn)定性。大量用于食品罐涂裝,涂料和膠粘劑等。
環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)與乙烯基酯類似,活性基團同樣分布在分子鏈段的兩端。不同的是環(huán)氧樹脂中的活性基團是環(huán)氧基而不是酯基,不含有酯基使環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的防水性能。分子結(jié)構(gòu)中包含的兩個苯環(huán)比線性結(jié)構(gòu)可以吸收更多的外部能量,使環(huán)氧樹脂具有更好的剛性,韌性和熱穩(wěn)定性。
下圖顯示了環(huán)氧樹脂的典型分子結(jié)構(gòu),表明了酯基和活性基團的位置。
環(huán)氧樹脂的固化原理與聚酯樹脂不同,通過與固化劑而不是催化劑反應(yīng)進行。固化劑(常見是胺類)與樹脂發(fā)生反應(yīng)完成固化過程。通常分子結(jié)構(gòu)中含有兩個環(huán)氧基團分別與氨基發(fā)生反應(yīng)并形成三維分子結(jié)構(gòu),如下圖所示。
使用中需要注意樹脂和固化劑混合比例的控制,如果配比不當就會導致多余的樹脂或固化劑殘留在基體中影響最終的性能。為了便于使用樹脂供應(yīng)商通常會提供兩組分的重量比或體積比供參照。
4、其它樹脂系統(tǒng)
除了常用的三種樹脂系統(tǒng)外,還有一些樹脂因為具有獨特的性能而得到了應(yīng)用。
酚醛樹脂
主要用在對阻燃性要求較高的場合,酚醛樹脂的耐高溫性能較好。固化過程中的濃縮特性使得表面會出現(xiàn)一些孔洞類缺陷。酚醛樹脂脆性較大,機械性能不高。
氰酸酯
主要用于航天航空工業(yè),這種材料優(yōu)異的介電性能非常適合與低介電性石英纖維配合使用制造雷達天線屏蔽罩。耐溫可達200度。
硅樹脂
分子結(jié)構(gòu)中采用硅取代碳作為主鏈基本元素,具有優(yōu)異的阻燃性和耐高溫性,需要高溫固化。應(yīng)用于導彈制造中。
聚亞胺酯
高韌性材料,因其壓縮性能較差而常與其它樹脂混合使用,使用異氰酸酯作為固化劑。
雙馬來酰亞胺
主要用于航天工業(yè)中需要耐高溫的場合(230度潮濕條件,250度干燥條件)。如發(fā)動機進氣口,高速飛機表層。
聚酰亞胺
主要用于超高溫度下(250度潮濕條件,300度干燥條件)。例如導彈和航空發(fā)動機部件價格昂貴(>£80/kg) ,制造時使用毒性原料。聚酰亞胺固化過程中釋放小分子水,脆性較大,PMR15和LaRC160是復合材料工業(yè)中常用的兩種聚酰亞胺樹脂。