国内涉及较少的机能性环氧树脂配方设计技术,最近由江山江环化学工业有限公司进行了比较深入的研究,并取得了相应的成果。该公司主要研究了耐热性环氧树脂、低应力环氧树脂、低线膨胀性环氧树脂、含填料环氧树脂4个方面的配方设计技术,形成了系统的结论。江环化学拥有国内业界最先进、完善的科研仪器,致力于成为中国环氧树脂研究开发、制造基地,环氧树脂最新技术、先进技术发展基地。
江山江环的耐热性环氧树脂配方设计技术子课题,主要研究了环氧基结合位置对Tg的影响、苯环上取代基对Tg的影响、苯环上取代基对Tg的影响、官能基数对Tg的影响、环氧当量对Tg的影响、不同构造对Tg的影响、官能基数与Tg与其它性能的关系。通过研究得出提高Tg或耐热性的一般方法:一是提高交联密度:从树脂和固化剂的角度来说,官能基数越多、交联密度越大Tg越高;二是交联物分子的平均分子量和分子量分布,平均分子量越大、分子量分布越窄Tg越高;三是交联物分子中主链的运动难易程度,主链运动难Tg高;四是使用对称性良好的环氧树脂,环氧基对称、取代基对称。
关于低应力环氧树脂配方设计技术,他们主要研究了材料应力(STRESS)和降低应力的方法,降低应力的方法包括降低热应力、降低异种材料之间的线膨胀系数差、降低弹性率。最终研究人员总结认为:应力的集中和分鞴料的应力集中在锐角处,角度越小单位面积内的应力越大(形状因素),故设计时在不影响性能、外形等前提下,应尽可能考虑“被埋物”与树脂材料接界处的形状(尽可能平滑、圆滑),以最大限度地分散应力。
对低线膨胀系数环氧树脂配方设计技术的研究,江山江环的研究人员重点进行线膨胀系数一般原理的事实推论,据了解,具体主要包括3个方面:一是一般的环氧树脂和固化剂组成的固化物,其线膨胀系数无本质上的差异,但高交联密度组分的α2有降低的行为;二是密度大、具有分子内氢键结合的组分,线膨胀系数有降低的举动,原理是束绑分子运动;三是脂肪族烃基成分有提高其线膨胀系数的举动,提高芳香基浓度有利于降低线膨胀系数,特别是多环芳香基效果比较大,原理是烃基分子的高运动性、主链的难运动性。
另一个研究子课题是含填料环氧树脂配方设计技术。专家表示,填料分为2类:技能性填料,旨在提高体系的某些性能,如线膨胀系数、YANG、吸水率、强度等;经济型填料,旨在降低成本。没有本质上的区别,常常是通过添加某种填料,既降低了成本又提高了材料的性能。最佳充填理论理论模式为:一是真球度为100%的理想粒子,具有理想的粒度分布,粒子按理想的方式排列、填充;二是真球度,材料(填料)中“真球体粒子”的量(体积分率或个数或重量百分比等)与粒子总量的比值(V%、%、wt%、n%);三是设计要点,最大粒子CAT、平均粒径,一般地平均粒度10~15um的球形硅微粉,需要平均粒径0.5~1.0um的微细粒子约20~25wt%。