3、環氧樹脂
環氧樹脂家族產品眾多,是目前廣為應用的高性能樹脂的代表。與其它樹脂相比環氧樹脂具有更高的機械性能,更好的環境穩定性和防降解性,這些優異的性能決定了環氧樹脂成為飛機部件制造的首選材料。優異的粘結性能和防水性使其在造船行業同樣得到廣泛應用。
環氧基團是由一個氧原子和兩個碳原子構成,最簡單的環氧是三原子環形結構,被稱為α-環氧或1,2-環氧,典型的分子結構如下圖所示。
環氧樹脂呈棕褐色,根據固化劑的不同其固化溫度可以從5度到150度。環氧樹脂的優點之一就是其低收縮率,有效地減少了表面收縮織紋和內應力。環氧樹脂同時還具備高粘結性,高機械性能,高電絕緣性和化學穩定性。大量用于食品罐涂裝,涂料和膠粘劑等。
環氧樹脂的分子結構與乙烯基酯類似,活性基團同樣分布在分子鏈段的兩端。不同的是環氧樹脂中的活性基團是環氧基而不是酯基,不含有酯基使環氧樹脂具有優異的防水性能。分子結構中包含的兩個苯環比線性結構可以吸收更多的外部能量,使環氧樹脂具有更好的剛性,韌性和熱穩定性。
下圖顯示了環氧樹脂的典型分子結構,表明了酯基和活性基團的位置。
環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進行。固化劑(常見是胺類)與樹脂發生反應完成固化過程。通常分子結構中含有兩個環氧基團分別與氨基發生反應并形成三維分子結構,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
除了常用的三種樹脂系統外,還有一些樹脂因為具有獨特的性能而得到了應用。
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,這種材料優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
分子結構中采用硅取代碳作為主鏈基本元素,具有優異的阻燃性和耐高溫性,需要高溫固化。應用于導彈制造中。
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
主要用于航天工業中需要耐高溫的場合(230度潮濕條件,250度干燥條件)。如發動機進氣口,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是復合材料工業中常用的兩種聚酰亞胺樹脂。