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環(huán)氧樹(shù)脂為何低氯化？
環(huán)氧樹(shù)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(shuō)，一個(gè)國(guó)家的環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用水平，一定程度上**了一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。
環(huán)氧樹(shù)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(lèi)聚合物的總稱(chēng)。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(kāi)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(shù)脂。而環(huán)氧樹(shù)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(guó)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(shù)脂中的氯含量一般指雙酚A環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂中氯的含量。氯在環(huán)氧樹(shù)脂中以下列形式存在：
無(wú)機(jī)氯也稱(chēng)游離氯，主要指在合成樹(shù)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(wú)機(jī)氯對(duì)電性能的影響非常明顯。
不可水解氯也稱(chēng)非活性氯，是樹(shù)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(duì)較穩(wěn)定，也稱(chēng)非活性氯。對(duì)固化物的性能影響不大。
可水解氯也稱(chēng)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(duì)環(huán)氧樹(shù)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。可水解氯的存在還會(huì)影響樹(shù)脂的固化速度。
2、“氯”來(lái)“滅火”
環(huán)氧樹(shù)脂作為一種應(yīng)用十分***的熱固性樹(shù)脂，與熱塑性樹(shù)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(shù)脂的阻燃研究廣受關(guān)注。通常需要加入阻燃劑或者對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性來(lái)達(dá)到阻燃的目的。首先環(huán)氧樹(shù)脂要能燃燒，必須滿(mǎn)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(shù)脂在點(diǎn)火條件下獲得熱量使得環(huán)氧樹(shù)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(kāi)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(shù)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(guò)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(guò)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(shù)脂結(jié)構(gòu)阻燃復(fù)合材料的 開(kāi)發(fā)已經(jīng)向無(wú)鹵化、系統(tǒng)化發(fā)展
3、“氯”的“好壞”
鹵系阻燃劑是一類(lèi)**早被使用的環(huán)氧樹(shù)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?xún)r(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(shù)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(lèi)和含溴類(lèi)，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(guò)程中也伴隨著相應(yīng)的問(wèn)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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