3、環(huán)氧樹(shù)脂
環(huán)氧樹(shù)脂家族產(chǎn)品眾多,是目前廣為應(yīng)用的高性能樹(shù)脂的代表。與其它樹(shù)脂相比環(huán)氧樹(shù)脂具有更高的機(jī)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(shù)脂成為飛機(jī)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(tuán)是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)碳原子構(gòu)成,最簡(jiǎn)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(shù)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(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)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(shù)脂同時(shí)還具備高粘結(jié)性,高機(jī)械性能,高電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性。大量用于食品罐涂裝,涂料和膠粘劑等。
環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)與乙烯基酯類似,活性基團(tuán)同樣分布在分子鏈段的兩端。不同的是環(huán)氧樹(shù)脂中的活性基團(tuán)是環(huán)氧基而不是酯基,不含有酯基使環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的防水性能。分子結(jié)構(gòu)中包含的兩個(gè)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(shù)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(shù)脂的典型分子結(jié)構(gòu),表明了酯基和活性基團(tuán)的位置。
環(huán)氧樹(shù)脂的固化原理與聚酯樹(shù)脂不同,通過(guò)與固化劑而不是催化劑反應(yīng)進(jìn)行。固化劑(常見(jiàn)是胺類)與樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)完成固化過(guò)程。通常分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)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(shù)脂和固化劑混合比例的控制,如果配比不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致多余的樹(shù)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(shù)脂供應(yīng)商通常會(huì)提供兩組分的重量比或體積比供參照。
4、其它樹(shù)脂系統(tǒng)
除了常用的三種樹(shù)脂系統(tǒng)外,還有一些樹(shù)脂因?yàn)榫哂歇?dú)特的性能而得到了應(yīng)用。
酚醛樹(shù)脂
主要用在對(duì)阻燃性要求較高的場(chǎng)合,酚醛樹(shù)脂的耐高溫性能較好。固化過(guò)程中的濃縮特性使得表面會(huì)出現(xiàn)一些孔洞類缺陷。酚醛樹(shù)脂脆性較大,機(jī)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(dá)天線屏蔽罩。耐溫可達(dá)200度。
硅樹(shù)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(dǎo)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(shù)脂混合使用,使用異氰酸酯作為固化劑。
雙馬來(lái)酰亞胺
主要用于航天工業(yè)中需要耐高溫的場(chǎng)合(230度潮濕條件,250度干燥條件)。如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口,高速飛機(jī)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(dǎo)彈和航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件價(jià)格昂貴(>£80/kg) ,制造時(shí)使用毒性原料。聚酰亞胺固化過(guò)程中釋放小分子水,脆性較大,PMR15和LaRC160是復(fù)合材料工業(yè)中常用的兩種聚酰亞胺樹(shù)脂。