環氧丙烯酸&乙烯基:異而有同
環氧丙烯酸酯樹脂和環氧乙烯基酯樹脂,都是環氧樹脂的衍生產品,作為環氧體系中功能獨特的一支,相互之間既有密切關系又有明顯區別。稱之為“同而有異”,弄清弄透其關系對更好地發展它們有重要意義。出現在20世紀30、40年代的不飽和聚酯與20世紀60年代初出現的乙烯基酯區別很大,乙烯基酯的聚合物不再是多元酸或酐與多元醇的產物,主鏈上不會存在重復的酯基,端基也不是羧基或羥基而是乙烯酯基。乙烯基酯(VinylEster)的定義是:一個聚酯的端基含乙烯酯基,端基中間的聚合物主鏈是環氧樹脂的母體。乙烯基酯的生成一般是由不飽和一元酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸等)與環氧樹脂反應,故又可稱之為不飽和環氧樹脂(Unsaturated Epoxy Resin)。
這類化合物從分子結構的組成可以得知,它本身具有不飽和聚酯的某些特點但同時又嚴格區分于不飽和聚酯,這類材料因端基中乙烯酯基結構的出現,使樹脂的活性點處在端基位置。乙烯基酯的命名意義在于:一是突出了高分子材料的概念,官能團為端基的乙烯基酯,很多重要的反應就發生在這里;二是全新的物質體系,生成的乙烯基酯確與環氧樹脂性質發生了根本變化;三是乙烯基酯大類的形成具有豐富的內涵,包括了許多新的品種。“乙烯基酯樹脂”是在乙烯基酯中加入苯乙烯等交聯劑后,形成的一類重要新型樹脂材料體系,可見乙烯基酯樹脂是通過含烯鍵的不飽和單羧酸、環氧化合物等加成聚合制得的一種帶有不飽和端基的熱固型樹脂,其中的不飽和端基恰為乙烯酯基。
乙烯基酯樹脂的概念早出現在20世紀50年代末、60年代初,美國人鮑恩(Bowen)在牙科醫療中為了找尋一種質地堅硬、強度較高且能牢固粘結牙齒的樹脂,將丙烯酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯分別和雙酚A反應,用所得的雙官能樹脂進一步交聯成聚合物。直到現在齒科材料品種有了較大發展,紫外光固化技術等已有較多應用,但乙烯基酯樹脂在牙齒治療中仍具有特別重要的意義。同期費凱特(Fekete et a1)在研究電絕緣及耐腐蝕設備材料時,用丙烯酸端基進行均聚并和單體共聚,制得了乙烯基酯和聚酯的混合模塑料。
這一點對廣泛開拓乙烯基酯樹脂的應用領域意義重大,近年來乙烯基酯樹脂的重要應用就是制作整體玻璃鋼耐腐蝕設備、設備耐腐蝕襯里以及工業建筑地面防護工程耐腐蝕涂料及鱗片樹脂等。比爾登(Bearden)在研究丙烯酸多烷基酯聚合物時,將幾種乙烯基不飽和化合物與二環氧化物反應,得到二與四官能度的不飽和樹脂,這些樹脂可溶解于苯乙烯單體中并用金屬模具成型。他還進一步發現了將這些極活潑的樹脂穩定的方法,可以裝桶運輸而不致在桶中固化,以后在適當催化下又能迅速并完全固化,這是比爾登對高分子材料工業的巨大貢獻,這一穩定系統是使樹脂走上工業化生產與應用的關鍵。
隨即這種樹脂被推廣應用于電氣絕緣、結構材料等領域,用該樹脂制做的絕緣板具有優良的機械與電氣性能。1964年美國Shell化學公司開發了一種名為Epocryl的雙酚A型環氧乙烯基酯樹脂,早的商品應用之一是用Epocryl樹脂E-11-5-SO制造德克薩斯州某化學公司的滌氣器煙囪。1966年陶氏化學公司(Dow Chemical)經過自己工廠發展項目的擴大使用試驗后將該樹脂引入美國市場,商標名為Der-akane*環氧乙烯基酯樹脂,并先后開發了雙酚A環氧乙烯基酯樹脂(Derakane-411)和酚醛環氧乙烯基酯樹脂(Derakane-470)。1965年日本昭和高分子株式會社利用引進技術開發了名為Ripoxy的環氧丙烯酸樹脂。
國內則由華東理工大學在20世紀70年代初,率先研制成功丙烯酸環氧酯樹脂(AE-1)、甲基丙烯酸環氧酯樹脂(ME-44、ME-51)、反丁烯二酸改性的乙烯基酯樹脂(MFE-2)、以酚醛環氧為基礎的甲基丙烯酸改性乙烯基酯樹脂(W2-1)。上世紀70年代末、80年代初,上海新華樹脂廠研制成功了丙烯酸改性的乙烯基酯樹脂(3200#)。由此可見環氧丙烯酸酯及環氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸環氧酯及丙烯酸環氧酯樹脂、乙烯基酯及乙烯基酯樹脂,甚至包括不飽和環氧樹脂,它們所表述的是化學組成相同或相似的同一類結構,只是對于相同的分子結構采取的表述方法不同而已。這就是高分子聚合物不同于一般有機化合物的區別所在。高分子聚合物很難采用有機化學的命名原則將其詳細結構表達完整,只能表述其中具代表性的一部分。
環氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸環氧酯樹脂,強調的重點是組成分子結構的兩大化學物質,即環氧樹脂與丙烯酸(甲基丙烯酸)等不飽和一元酸,運用有機化學的基本觀點側重于對分子主鏈的表達;而乙烯基酯樹脂,強調的重點在于對分子結構中活性點一乙烯酯端基的表達,運用了高分子化學的觀點,根據端基的化學結構特點來定義其名稱,而不飽和環氧樹脂則表達了含有乙烯酯基部分的環氧樹脂這種特殊結構。事實上環氧丙烯酸酯及其樹脂、丙烯酸環氧酯及其樹脂、乙烯基酯及其樹脂、不飽和環氧樹脂,無論采用哪種表述方法嚴格地講,它們都已經不屬于環氧樹脂的范疇,放在環氧體系中是把乙烯基酯樹脂的內容作為環氧樹脂應用性的延伸。把這種分子結構稱之為環氧丙烯酸類所要表達的基本意思是:分子中既有丙烯酸成分又有其他含丙烯酸結構的取代物或同系物成分,這就是乙烯基酯樹脂典型的構造。
現在對乙烯基酯樹脂的研究工作很多,其合成方法主要是通過不飽和一元酸與低分子聚合物分子鏈中的活性點進行反應,引進不飽和雙鍵,使分子兩端各具有一不飽和雙鍵。目前已經工業化、應用較普遍的常見乙烯基酯樹脂的骨架聚合物為環氧樹脂,包括雙酚A的二縮水甘油醚或其更復雜的同系物、四溴雙酚A的二縮水甘油醚、酚醛環氧樹脂以及二環氧化聚氧化丙烯等。常用的不飽和酸為甲基丙烯酸、丙烯酸,也有用苯基丙烯酸和丁烯酸的。由于可選用一系列不同的低分子聚合物作為骨架與一系列不同類型的不飽和酸進行反應,因此可合成的乙烯基酯樹脂類型有許多,并且性能各異。
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這類化合物從分子結構的組成可以得知,它本身具有不飽和聚酯的某些特點但同時又嚴格區分于不飽和聚酯,這類材料因端基中乙烯酯基結構的出現,使樹脂的活性點處在端基位置。乙烯基酯的命名意義在于:一是突出了高分子材料的概念,官能團為端基的乙烯基酯,很多重要的反應就發生在這里;二是全新的物質體系,生成的乙烯基酯確與環氧樹脂性質發生了根本變化;三是乙烯基酯大類的形成具有豐富的內涵,包括了許多新的品種。“乙烯基酯樹脂”是在乙烯基酯中加入苯乙烯等交聯劑后,形成的一類重要新型樹脂材料體系,可見乙烯基酯樹脂是通過含烯鍵的不飽和單羧酸、環氧化合物等加成聚合制得的一種帶有不飽和端基的熱固型樹脂,其中的不飽和端基恰為乙烯酯基。
乙烯基酯樹脂的概念早出現在20世紀50年代末、60年代初,美國人鮑恩(Bowen)在牙科醫療中為了找尋一種質地堅硬、強度較高且能牢固粘結牙齒的樹脂,將丙烯酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯分別和雙酚A反應,用所得的雙官能樹脂進一步交聯成聚合物。直到現在齒科材料品種有了較大發展,紫外光固化技術等已有較多應用,但乙烯基酯樹脂在牙齒治療中仍具有特別重要的意義。同期費凱特(Fekete et a1)在研究電絕緣及耐腐蝕設備材料時,用丙烯酸端基進行均聚并和單體共聚,制得了乙烯基酯和聚酯的混合模塑料。
這一點對廣泛開拓乙烯基酯樹脂的應用領域意義重大,近年來乙烯基酯樹脂的重要應用就是制作整體玻璃鋼耐腐蝕設備、設備耐腐蝕襯里以及工業建筑地面防護工程耐腐蝕涂料及鱗片樹脂等。比爾登(Bearden)在研究丙烯酸多烷基酯聚合物時,將幾種乙烯基不飽和化合物與二環氧化物反應,得到二與四官能度的不飽和樹脂,這些樹脂可溶解于苯乙烯單體中并用金屬模具成型。他還進一步發現了將這些極活潑的樹脂穩定的方法,可以裝桶運輸而不致在桶中固化,以后在適當催化下又能迅速并完全固化,這是比爾登對高分子材料工業的巨大貢獻,這一穩定系統是使樹脂走上工業化生產與應用的關鍵。
隨即這種樹脂被推廣應用于電氣絕緣、結構材料等領域,用該樹脂制做的絕緣板具有優良的機械與電氣性能。1964年美國Shell化學公司開發了一種名為Epocryl的雙酚A型環氧乙烯基酯樹脂,早的商品應用之一是用Epocryl樹脂E-11-5-SO制造德克薩斯州某化學公司的滌氣器煙囪。1966年陶氏化學公司(Dow Chemical)經過自己工廠發展項目的擴大使用試驗后將該樹脂引入美國市場,商標名為Der-akane*環氧乙烯基酯樹脂,并先后開發了雙酚A環氧乙烯基酯樹脂(Derakane-411)和酚醛環氧乙烯基酯樹脂(Derakane-470)。1965年日本昭和高分子株式會社利用引進技術開發了名為Ripoxy的環氧丙烯酸樹脂。
國內則由華東理工大學在20世紀70年代初,率先研制成功丙烯酸環氧酯樹脂(AE-1)、甲基丙烯酸環氧酯樹脂(ME-44、ME-51)、反丁烯二酸改性的乙烯基酯樹脂(MFE-2)、以酚醛環氧為基礎的甲基丙烯酸改性乙烯基酯樹脂(W2-1)。上世紀70年代末、80年代初,上海新華樹脂廠研制成功了丙烯酸改性的乙烯基酯樹脂(3200#)。由此可見環氧丙烯酸酯及環氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸環氧酯及丙烯酸環氧酯樹脂、乙烯基酯及乙烯基酯樹脂,甚至包括不飽和環氧樹脂,它們所表述的是化學組成相同或相似的同一類結構,只是對于相同的分子結構采取的表述方法不同而已。這就是高分子聚合物不同于一般有機化合物的區別所在。高分子聚合物很難采用有機化學的命名原則將其詳細結構表達完整,只能表述其中具代表性的一部分。
環氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸環氧酯樹脂,強調的重點是組成分子結構的兩大化學物質,即環氧樹脂與丙烯酸(甲基丙烯酸)等不飽和一元酸,運用有機化學的基本觀點側重于對分子主鏈的表達;而乙烯基酯樹脂,強調的重點在于對分子結構中活性點一乙烯酯端基的表達,運用了高分子化學的觀點,根據端基的化學結構特點來定義其名稱,而不飽和環氧樹脂則表達了含有乙烯酯基部分的環氧樹脂這種特殊結構。事實上環氧丙烯酸酯及其樹脂、丙烯酸環氧酯及其樹脂、乙烯基酯及其樹脂、不飽和環氧樹脂,無論采用哪種表述方法嚴格地講,它們都已經不屬于環氧樹脂的范疇,放在環氧體系中是把乙烯基酯樹脂的內容作為環氧樹脂應用性的延伸。把這種分子結構稱之為環氧丙烯酸類所要表達的基本意思是:分子中既有丙烯酸成分又有其他含丙烯酸結構的取代物或同系物成分,這就是乙烯基酯樹脂典型的構造。
現在對乙烯基酯樹脂的研究工作很多,其合成方法主要是通過不飽和一元酸與低分子聚合物分子鏈中的活性點進行反應,引進不飽和雙鍵,使分子兩端各具有一不飽和雙鍵。目前已經工業化、應用較普遍的常見乙烯基酯樹脂的骨架聚合物為環氧樹脂,包括雙酚A的二縮水甘油醚或其更復雜的同系物、四溴雙酚A的二縮水甘油醚、酚醛環氧樹脂以及二環氧化聚氧化丙烯等。常用的不飽和酸為甲基丙烯酸、丙烯酸,也有用苯基丙烯酸和丁烯酸的。由于可選用一系列不同的低分子聚合物作為骨架與一系列不同類型的不飽和酸進行反應,因此可合成的乙烯基酯樹脂類型有許多,并且性能各異。
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