脂环族环氧树脂是环氧树脂的一个分支,是具有脂肪族化合物的一般性质和碳环的结构的化合物。在有机化学中,一般将有机物分为三类:1. 开链化合物,分子中的碳原子连接成链状,又称为“脂肪族化合物”;2. 碳环化合物,分子中的碳原子连接成环状,包括脂环族和芳香族化合物;3. 杂环化合物,即分子中含有其他原子(如O、N、S、P等)的环状化合物。所谓脂环族环氧树脂,工业上通常是由含有两个双键的脂环烯烃化合物经过过氧化物(如过氧化乙酸)的氧化作用形成环氧化脂环烯烃化合物。

如新纳希牌号S-06E,其分子结构如下:

由于脂环族环氧树脂的环氧基直接连接在脂环上,可以形成紧密的刚性分子结构,固化后交联密度大,从而热变形温度较高,马丁耐热温度达到190℃以上,热分解温度大于360℃。因此,它的固化收缩率小,拉伸强度高,热稳定性较好。

由于合成过程中不含氯、钠等离子,因此脂环族环氧树脂具有较好的介电性能,无论是从比电阻还是从介电损耗角正切值看,均较双酚A型环氧树脂为优。

不同于普通双酚A型环氧树脂,脂环族环氧树脂的分子结构中不含苯环,因此具备了良好的耐候性能和抗紫外辐射,配套阳离子型光引发剂UVI-6976或UVI-6992,非常适合用在光固化体系里。

脂环族环氧树脂对酸酐的反应活性比对胺类的反应活性大,在酸酐性体系中能充分固化,可以避免使用毒性大、挥发性大的胺类固化剂,对操作人员比较安全。

脂环族环氧树脂光固化领域的应用

先用一张图来带您了解南通新纳希的几款脂环族环氧树脂。

S-06E

作为一款高纯度、低粘度、低卤素的脂环族环氧树脂,S-06E透明度高,总氯含量(VOC) 可做到50ppm以内,具有出色的抗紫外线性能和抗辐射性能。它既可光固化,也可与酸酐 (甲基四氢苯酐,甲基六氢苯酐) 进行热固化,在催化剂作用下可与脂肪胺固化,常用于光固化涂料、电子胶、绝缘材料、LED封装胶、3D打印等行业,尤其用于LED封装等电子行业时,能发挥极好的电绝缘性能。

S-21

S-21与S-06E的CAS号相同,属于同一物质,只是S-21纯度略低,价格也略低,常用于光固化涂料、光固化油墨、复合材料、UV胶等行业,对卤素要求并不严格。

S-28

S-28是一款柔韧性极佳的脂环族环氧树脂,适用于需要更高粘度或更柔韧薄膜的众多应用中。它既可以进行光固化,也可以和酸酐进行热固化。典型应用包括金属装饰涂料、罩光油、软包装和层压粘合剂。

S-28E

同样地,S-28E与S-28的CAS号相同,属于同一物质,由于我们对S-28E进行了严格的卤素控制,总氯含量可以达到50ppm以内,主要应用于LED封装、光固化油墨和涂料、高压电器元件、电容油、变压器油等领域。

UV阳离子固化原理

UV(紫外)光固化材料在紫外光的照射下,具有化学活性的液体配方在基体表面实现快速固化形成的固态涂膜。作为一种新型技术,UV固化技术具有“5E”的特点:Efficiency (高效),UV固化设备紧凑,可连续生产,提高效率;Economy (经济),UV固化工艺节省原料,能有效降低成本;Energy (节能),固化时间短,无需加热,可节约能源;Ecology (生态),体系VOC含量低,生产中无过多有害气体;Enabling (多能),可适用于木材、金属、塑料等多种基材的表面施工过程。

光固化涂料/油墨应用

环氧树脂在涂料中的应用占较大比例,它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性:

(1)耐化学品性优良,尤其是耐碱性。

(2)漆膜附着力强,特别是对金属。

(3)具有较好的耐热性和电绝缘性。

(4)漆膜保色性较好。

双酚A型环氧树脂涂料的耐候性较差,漆膜在户外易粉化失光又欠丰满,不宜用作户外涂料及高装饰性涂料。因此普通环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆,但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。

紫外光固化涂料因其固化快、无需高温、不产生气泡、膜面光泽好等优点日益受到广泛重视。以脂环族环氧为主要成分制得的这类涂料耐候性强、硬度高、耐磨、抗冲击、耐化学腐蚀、粘接性好,可用于印刷线路板阻焊油墨、光盘的外涂料及金属、塑料的罩面保护等。

光固化3D打印应用

由于脂环族环氧树脂具有低粘度、低溶胀、固化快、低收缩率、高光敏度的特点,在光固化领域有着极为广阔的应用前景,尤其在新兴市场——3D打印领域,下游客户对高性能配方的追求以及政府对环保要求的提高,必定会推动脂环族环氧树脂需求的大幅增长。

脂环族环氧树脂通常用于SLA光固化立体成型的阳离子感光体系,应用领域包括:

(1)电子产品模具开发

(2)用于工程设计的测试模型制作

(3)三维人体及器官复制,用于辅助诊断、辅助手术等

脂环族环氧树脂热固化应用

常用的环氧固化剂花样繁多,固化技术也多种多样 (热固化、微波固化、光固化等),但大多数适于光固化的环氧树脂不一定适于热固化,当然也有光固和热固都行的,但是这样的体系比较少,脂环族环氧树脂就是其中一例。

环氧热固化剂分类

环氧树脂通常作为涂料、复材和胶黏剂等材料的基体,广泛应用于建筑、电子电气、航空航天等领域。一个完整的环氧树脂体系一般由四种成分组成,包括环氧树脂、改性剂、流动性调节剂和其他成分 (颜料、溶剂、消泡剂、流平剂、增粘剂等) 。但实际应用时,不一定要这四种成分都具备,但树脂成分必须包括固化剂,可见固化剂的重要性。

脂环族环氧树脂的主要热固化方式即酸酐固化。酸酐固化剂常用的为六氢苯酐、甲基四氢苯酐、氯乙酸酐等。它的挥发性小,毒性小,对皮肤的刺激性也小。而且它的使用期长,操作也方便。通常酸酐类固化速度较慢,但固化物刚性好。

主要酸酐分类:

1. 顺酐