環(huán)氧樹(shù)脂地坪的發(fā)展歷史及應(yīng)用
在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初有兩個(gè)重大的發(fā)現(xiàn),揭示了環(huán)氧樹(shù)脂地坪的合成發(fā)明的序幕。早在1891年,德國(guó)化學(xué)家Lindmann采用對(duì)苯二酚與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng),可以得到樹(shù)脂狀的產(chǎn)物。
1909年俄國(guó)化學(xué)家Prileschajew發(fā)現(xiàn)采用過(guò)氧化苯甲??墒瓜N氧化生成環(huán)氧化合物。時(shí)至今日,這兩個(gè)反應(yīng)依然是環(huán)氧樹(shù)脂地坪的主要合成路線,但是它的使用價(jià)值沒(méi)有被揭示。
環(huán)氧樹(shù)脂地坪的真正研究是從20世紀(jì)30年代開(kāi)始的,1934年德國(guó)的Schlack首先用胺化合物使含有大于一個(gè)環(huán)氧基的化合物聚合制得高分子聚合物,并由I.G.染料公司作為德國(guó)的專(zhuān)利發(fā)表。因第二次世界大戰(zhàn)而未能在美國(guó)取得專(zhuān)利權(quán)。
隨后,瑞士的PierreCastan和美國(guó)的S.O.Greelee所發(fā)表的多項(xiàng)專(zhuān)利都揭示了雙酚A和環(huán)氧氯丙烷經(jīng)縮聚反應(yīng)能制得液體環(huán)氧樹(shù)脂地坪,用有機(jī)多元胺和二元酸均可使其固化,并且具有優(yōu)良的粘接性。
這些研究成果促使了美國(guó)DeVoe-Raynolds公司在1947年進(jìn)行了第一次具有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值的環(huán)氧樹(shù)脂地坪制造,并且指出在一些特殊領(lǐng)域它是一種性能優(yōu)于酚醛和聚酯的新型樹(shù)脂。
不久,瑞士的Ciba公司、美國(guó)的Shell以及DowChemical公司都開(kāi)始了環(huán)氧樹(shù)脂地坪的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。當(dāng)時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂地坪在金屬材料的粘接和防腐涂料等應(yīng)用方面已有了突破,于是環(huán)氧樹(shù)脂地坪作為一個(gè)行業(yè)蓬勃地發(fā)展起來(lái)了。
環(huán)氧樹(shù)脂地坪大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用還是從1948年以后相繼開(kāi)始的。1955年,四種基本環(huán)氧樹(shù)脂地坪在美國(guó)獲得了生產(chǎn)許可證。DowChemical公司建立了環(huán)氧樹(shù)脂地坪生產(chǎn)線。由于它具有一系列優(yōu)良的性能,所以在工業(yè)上發(fā)展很快,不僅產(chǎn)量迅速增加,而且新品種不斷涌現(xiàn)。
環(huán)氧樹(shù)脂地坪的分類(lèi)
環(huán)氧樹(shù)脂地坪的種類(lèi)很多,且在不斷地發(fā)展,因此,明確地進(jìn)行分類(lèi)是困難的。按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)在類(lèi)推固化樹(shù)脂的化學(xué)及力學(xué)性能研究等方面是便利的。
環(huán)氧樹(shù)脂按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)
環(huán)氧樹(shù)脂地坪按化學(xué)結(jié)構(gòu)可大致分為以下幾類(lèi)。
(1)縮水甘油醚類(lèi)其中的雙酚A縮水甘油醚樹(shù)脂簡(jiǎn)稱為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂地坪,是應(yīng)用最廣泛的環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
氫化雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
脂肪族縮水甘油醚樹(shù)脂,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
溴代環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
(2)縮水甘油酯類(lèi)鄰苯二甲酸二縮水甘油酯等,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
(3)縮水甘油胺類(lèi)其通式為:
其中四縮水甘油二氨基二苯甲烷結(jié)構(gòu)式為:
(4)脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂地坪其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
(5)環(huán)氧化烯烴類(lèi)其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
(6)新型環(huán)氧樹(shù)脂地坪
海因環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
酰亞胺環(huán)氧樹(shù)脂地坪,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
含無(wú)機(jī)元素等的其他環(huán)氧樹(shù)脂地坪,如有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂地坪以及有機(jī)鐵環(huán)氧樹(shù)脂地坪等。
環(huán)氧樹(shù)脂按狀態(tài)分類(lèi)
在實(shí)際使用上,按在室溫條件下所呈現(xiàn)的狀態(tài)來(lái)分類(lèi)是很重要的。這樣環(huán)氧樹(shù)脂地坪可分為液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂地坪和固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂地坪。屬于液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂地坪的僅僅是一小部分低分子量樹(shù)脂,如通用型DGEBA,n值為0.7以下,在室溫下呈現(xiàn)為黏稠的液體,作為無(wú)溶劑成膜材料使用的就是此類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂地坪。固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂地坪通常以薄片狀來(lái)使用。此處所說(shuō)的固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂地坪不是B階段化樹(shù)脂,脂,這類(lèi)樹(shù)脂供粉末涂料的黏料和固態(tài)成型材料使用。
環(huán)氧樹(shù)脂按制造方法分類(lèi)
①由環(huán)氧氯丙烷與相應(yīng)的醇、酚、酸、酸縮合而成,如所述的前三類(lèi)屬于此類(lèi)。
②由過(guò)氧酸(通常用過(guò)乙酸)與烯類(lèi)化合物的雙鍵加成而得到,如所述的脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂地坪和環(huán)氧化烯烴類(lèi)樹(shù)脂。