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01

乙烯酯树脂

乙烯莱斯特树脂的分子结构与聚酯相似，但其反应位点的位置主要不同，这些反应位点仅位于分子链的末端。由于分子链的整个长度都可以吸收冲击载荷，这使得乙烯莱斯特树脂比聚酯更坚韧和更有弹性。乙烯酯分子的酯基也更少。这些酯基易因水解而被水降解，这意味着乙烯酯比其聚酯对应物表现出更好的耐水和许多其他化学物质的性能，并且经常在管道和化学储罐等应用中被发现。

下图显示了典型乙烯酯的理想化学结构。注意酯基和反应位点(C* = C*)在分子链中的位置。

图16 典型环氧基乙烯酯的理想化学结构

乙烯酯的分子链，如下所示，可以与之前所示的聚酯的sche- matic表示进行比较，其中反应位点位置的差异可以清楚地看到:

图17 乙烯莱斯特树脂(未固化)示意图

与聚醚相比，乙烯酯中酯基的数目减少，树脂不易被水解破坏。因此，这种材料有时被用作浸泡在水中的聚酯层压板的屏障或“皮肤”涂层，例如在船体中。乙烯酯固化的分子结构也意味着它往往比聚酯更坚韧，尽管要真正实现这些性能，树脂通常需要有一个较高的温度固化后。

图18 乙烯树脂(固化)示意图

02

环氧树脂

环氧树脂的大家族代表了目前可用的一些最高性能的树脂。环氧树脂在机械性能和抗环境退化方面通常优于大多数其他类型的树脂，这导致它们几乎只用于飞机部件。作为一种复合树脂，它们增加的粘合性能和抗水降解性使这些树脂非常适合用于造船等应用。在这里，环氧树脂被广泛用作高性能船舶的主要建筑材料，或作为船体护套或替代水降解聚酯树脂和胶衣的二次应用。

术语“环氧树脂”指的是一种化学基团，由一个氧原子和两个已经以某种方式结合的碳原子组成。最简单的环氧树脂是三元环结构，称为“α -环氧树脂”或“1,2-环氧树脂”。ide化的化学结构如下图所示，是任何更复杂的环氧分子最容易识别的特征。

图19 简单环氧树脂(环氧乙烷)的理想化学结构

通常可通过其特有的琥珀色或棕色来识别，环氧树脂具有许多有用的性能。液体树脂和固化剂形成低粘度易加工的体系。环氧树脂在5°C至150°C的任何温度下都能容易快速固化，这取决于固化剂的选择。环氧树脂最有利的特性之一是其在固化过程中的低收缩率，从而最大限度地减少织物的“穿透打印”和内应力。高粘接强度和高机械性能也增强了高电绝缘和良好的耐化学性。环氧树脂可用作粘合剂、嵌缝化合物、铸造化合物材料，密封剂，清漆和油漆，以及覆膜树脂的各种工业应用。

环氧树脂由长链分子结构形成，类似于乙烯酯，两端有反应位点。然而，在环氧树脂中，这些活性位点是由环氧基而不是酯基形成的。酯基的缺失意味着环氧树脂具有特别好的耐水性。环氧分子在其中心还含有两个环基团，它们能够比线性基团更好地吸收机械和热应力，因此赋予环氧树脂非常好的刚度、韧性和耐热性能。

下图显示了理想的典型环氧树脂的化学结构。注意分子链中没有酯基。

图20 一种典型环氧树脂(双酚a双缩水甘油醚)的理想化学结构

环氧树脂与聚酯树脂的不同之处在于，它们是由“硬化剂”而不是催化剂固化的。硬化剂通常是胺，通过“加成反应”来固化环氧树脂，两种材料都发生了化学反应。这种反应的化学性质意味着通常有两个环氧基与每个胺基结合。这形成了一个复杂的三维分子结构，如图21所示。

图21 环氧树脂(固化三维结构)示意图

由于胺分子以固定比例与环氧分子“共同反应”，因此必须在树脂和固化剂之间获得正确的混合比例，以确保发生完整的反应。如果胺和环氧树脂没有以正确的比例混合，未反应的树脂或硬化剂将留在基体中，这将影响固化后的最终性能。为了帮助树脂和硬化剂的准确混合，制造商通常制定一个简单的混合比例，通过测量重量或体积很容易得到。

03

凝胶，固化和后固化

随着催化剂或硬化剂的加入，树脂将开始变得更粘稠，直到它达到不再是液体并失去流动能力的状态。这就是凝胶点。树脂在凝固后会继续变硬，直到一段时间后，它获得了全部的硬度和性能。这个反应本身伴随着放热的产生，这反过来又加快了反应的速度。整个过程被称为树脂的“固化”。固化的速度是由聚酯或乙烯酯树脂中促进剂的数量和环氧树脂中固化剂的类型而不是数量来控制的。一般来说，与相同工作时间的环氧树脂相比，聚酯树脂产生更严重的放热和更快的初始力学性能发展。

然而，对于这两种树脂类型，都可以通过加热来加速固化，因此温度越高，最终硬化发生的速度就越快。当在室温下需要几个小时甚至几天的固化时，这可能是最有用的。对于热对树脂的加速作用，一个快速的经验法则是:温度增加10°C，反应速度大约会增加一倍。因此，如果树脂在20°C的25分钟内在层压板中凝胶，它将在30°C的12分钟内凝胶，提供没有额外的放热发生。在高温下固化具有额外的优势，它实际上提高了材料的最终机械性能，许多树脂体系将无法达到其最终机械性能，除非树脂被给予这种“后固化”。后固化包括在初始室温固化后增加层压温度，这增加了可以发生的分子交联的数量。在某种程度上，这种后固化在温暖的室温下会自然发生，但如果使用更高的温度，则会获得更高的性能和更短的后固化时间。对于材料的软化点或玻璃化转变温度(Tg)尤其如此，它在一定程度上随着固化后温度的增加而增加。

Panny 译本