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環(huán)氧樹脂為何低氯化？
環(huán)氧樹脂是重要的化工新材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源、5G通訊、電子電氣、工程建筑等工業(yè)領(lǐng)域和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)?？梢哉f，一個(gè)國家的環(huán)氧樹脂應(yīng)用水平，一定程度上**了一個(gè)國家化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。
環(huán)氧樹脂是一種高分子聚合物，分子式為(C11H12O3)n，是指分子中含有兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的一類聚合物的總稱。它是環(huán)氧氯丙烷與雙酚A或多元醇的縮聚產(chǎn)物。由于環(huán)氧基的化學(xué)活性，可用多種含有活潑氫的化合物使其開環(huán)，固化交聯(lián)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此它是一種熱固性樹脂。而環(huán)氧樹脂優(yōu)良的物理機(jī)械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能制成涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
1、氯含量
環(huán)氧樹脂中的氯含量一般指雙酚A環(huán)氧樹脂中由環(huán)氧氯丙烷與雙酚A在堿性催化劑催化下由于閉環(huán)反應(yīng)不完全，各種副反應(yīng)以及水洗不完全而殘留在環(huán)氧樹脂中氯的含量。氯在環(huán)氧樹脂中以下列形式存在：
無機(jī)氯也稱游離氯，主要指在合成樹脂反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的大量NaCl，雖經(jīng)水洗，但仍可能殘留微量NaCl。無機(jī)氯對電性能的影響非常明顯。
不可水解氯也稱非活性氯，是樹脂合成時(shí)由環(huán)氧氯丙烷異常加成副反應(yīng)形成的氯，不易水解，相對較穩(wěn)定，也稱非活性氯。對固化物的性能影響不大。
可水解氯也稱活性氯，是生產(chǎn)工藝中未閉環(huán)完全的不純物，易被微量的水水解。它水解產(chǎn)生HCl，并生成羥基（-OH）。HCl的存在對環(huán)氧樹脂固化物的耐腐蝕性，電氣絕緣性和高溫電性能產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)；羥基的存在影響固化物的耐水性，受潮后固化物機(jī)械強(qiáng)度下降?？伤饴鹊拇嬖谶€會(huì)影響樹脂的固化速度。
2、“氯”來“滅火”
環(huán)氧樹脂作為一種應(yīng)用十分***的熱固性樹脂，與熱塑性樹脂相比，具有良好的熱穩(wěn)定性、附著力、電氣絕緣和機(jī)械性能。然而，高分子材料的易燃特征極大地束縛了它的應(yīng)用。因此，環(huán)氧樹脂的阻燃研究廣受關(guān)注。通常需要加入阻燃劑或者對環(huán)氧樹脂本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性來達(dá)到阻燃的目的。首先環(huán)氧樹脂要能燃燒，必須滿足燃燒條件的三個(gè)必要因素，即有火源、屬于可燃材料以及有氧氣。環(huán)氧樹脂在點(diǎn)火條件下獲得熱量使得環(huán)氧樹脂本身的溫度快速升高，當(dāng)達(dá)到分解溫度時(shí)，分子鏈中大量的化學(xué)鍵開始斷裂并釋放出熱解自由基，這些自由基在充足的氧氣條件下被火源點(diǎn)燃，使得燃燒鏈不斷進(jìn)行直至環(huán)氧樹脂完全燒完。因此，要使環(huán)脂達(dá)到阻燃效果，就必須從以上三要素出發(fā)，終止其中一個(gè)要素就能達(dá)到阻燃效果。氣相自由基猝滅是指基材中添加的阻燃劑在燃燒過程中能夠釋放出具有捕獲 H·和 HO·自由基能力的鹵素或含磷自由基，起到抑制燃燒鏈反應(yīng)的作用，減少基材在燃燒過程中的熱分解。自由基猝滅機(jī)理在鏈終止反應(yīng)后一般會(huì)形成不燃性物質(zhì)，所以一般添加含P元素和鹵素阻燃劑能夠形成磷酸鹽，或者產(chǎn)生含鹵素的不燃性鹽，從而達(dá)到自由基猝滅。
燃燒時(shí)鹵素阻燃劑在受熱時(shí)能夠分解出大量的鹵素自由基(X·)，這些X·自由基能夠捕捉空氣中的H·和HO·自由形成鹵化氫氣體，從而達(dá)到減緩和阻斷燃燒的鏈反應(yīng)。在綠色環(huán)保的主下，阻燃環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)阻燃復(fù)合材料的 開發(fā)已經(jīng)向無鹵化、系統(tǒng)化發(fā)展
3、“氯”的“好壞”
鹵系阻燃劑是一類**早被使用的環(huán)氧樹脂阻燃劑,其具有低成本、易加入、優(yōu)異的相容性以及高效阻燃性能,因此被廣泛應(yīng)用,是當(dāng)前世界上產(chǎn)量和使用量比較大的有機(jī)阻燃劑，含鹵阻燃劑的品種繁多，阻燃效率高，并且含鹵阻燃劑的性價(jià)比是其他阻燃劑難以比擬的，引入較少的鹵素后就有顯著抑制燃燒的作用，且在樹脂材料基體中分散性較好，基本不會(huì)給試樣的機(jī)械性能帶來不利的效果。因此受到人們的重視。
在高溫下，鹵素改性劑產(chǎn)生的鹵化氫能高效地捕獲氣相中的·OH 和·H，擾亂了燃燒必需的化學(xué)反應(yīng)從而削弱燃燒程度。理論上來說，鹵族元素均有阻燃效果，但由于氟的電負(fù)性較大，含氟物質(zhì)一般較為穩(wěn)定，因此很難分解產(chǎn)生氟化氫發(fā)揮作用；而含碘物質(zhì)穩(wěn)定性較差，往往容易變質(zhì)，因此鹵素阻燃劑使用較多的是含氯類和含溴類，穩(wěn)定不易分解，而且作用效果顯著。但是，鹵素阻燃劑在使用過程中也伴隨著相應(yīng)的問題，如毒性較大、燃燒產(chǎn)物有毒、環(huán)境污染等，由于整個(gè)化工行業(yè)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，法律法規(guī)正在逐步完善。新法規(guī)將要求低鹵阻燃劑具有更低的毒性、可燃性、更好的穩(wěn)定性和阻燃性能。
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