热固性树脂：原理、特性与多元应用领域

热固性树脂：原理、特性与多元应用领域

一、热固性树脂概述

热固性树脂是一类在高温环境下仍能维持其物理特性的高温纳米复合材料。它具备抗化学腐蚀、防静电、耐高温、导热低、阻燃、密度小等卓越特点，在众多领域尤其是电子制造焊接防护材料业有着广泛应用。除了常见的不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外，还有多种重要的热固性树脂品种。

二、三聚氰胺甲醛树脂

三聚氰胺甲醛树脂由三聚氰胺和甲醛缩聚而成。经玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板展现出高力学性能、优良耐热性、出色电绝缘性以及自熄性等优势。这些特性使其在电子、电气设备以及建筑等领域中，可用于制造对强度、耐热和防火有要求的部件，如电气绝缘板、建筑装饰材料等。

三、呋喃树脂

（一）糠醛苯酚树脂

合成与特性：糠醛与苯酚在碱性催化剂（如氢氧化钠、碳酸钾或其他碱土金属氢氧化物）作用下缩聚生成二阶热固性树脂。其显著特点是在给定固化速度时拥有较长的流动时间，这一工艺性能使其特别适宜用作模塑料。

应用优势：用糠醛苯酚树脂制备的压塑粉极为适合压制形状复杂或较大的制品。模压制品的耐热性相比酚醛树脂更好，使用温度可提高 10 - 20℃，并且尺寸稳定性、电性能也更为出色。在汽车、机械制造等行业中，可用于制造高精度、高性能的零部件模具。

（二）糠醛丙酮树脂

糠醛与丙酮在碱性条件下缩合形成糠酮单体，糠酮单体再与甲醛在酸性条件下进一步缩聚，分子间以次甲基键连接形成糠醛丙酮树脂。这种树脂在一些特定的化学工艺设备制造中，如对耐腐蚀性和耐热性有综合要求的反应釜衬里等方面有应用潜力。

（三）糠醇树脂

糠醇在酸性条件下容易缩聚成树脂。其缩聚过程是糠醇分子中的羟甲基与另一个分子中的 α 氢原子缩合形成次甲基键，且缩合产物仍有羟甲基可继续缩聚，最终形成线型缩聚产物糠醇树脂。

（四）呋喃树脂的性能及应用

混容性能与改性：未固化的呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂有良好的混容性能，可与环氧树脂或酚醛树脂混合来加以改性。通过这种混合改性，可以综合不同树脂的优点，改善呋喃树脂在某些方面的不足，如提高力学性能或加工性能等，以满足更复杂的应用需求。

耐化学腐蚀材料应用：固化后的呋喃树脂耐强酸（强氧化性的硝酸和硫酸除外）、强碱和有机溶剂的侵蚀，在高温下依旧稳定。因此，可用来制备防腐蚀的胶泥，用作化工设备衬里或其他耐腐材料，在化工、石油、制药等行业的腐蚀性环境中保护设备结构。

耐热材料应用：呋喃玻璃纤维增强复合材料的耐热性优于一般的酚醛玻璃纤维增强复合材料，通常可在 150℃左右长期使用。在高温工业环境，如火力发电、工业加热炉等设备的隔热、耐热部件制造中有应用前景。

混合改性复合材料应用：将呋喃树脂与环氧树脂或酚醛树脂混休整使用，可改进呋喃玻璃纤维增强复合材料的力学性能以及制备时的工艺性能。这类复合材料已广泛用于制备化工反应器的搅拌装置、贮槽及管道等化工设备，提高了这些设备在复杂化学环境和力学载荷下的可靠性和使用寿命。

四、聚丁二烯树脂

聚丁二烯树脂是分子量不高的液体，大分子主链上主要包含 1,2 - 结构，又称 1,2 - 聚丁二烯树脂。其大分子链上具有很多乙烯基侧链，在游离基引发剂存在下，可进一步交联成三向网络结构的体型高聚物。可由丁二烯在烷基锂、碱金属（常用金属钠）或可溶性碱金属复合物（如钠 - 萘体系）引发剂引发下，按阴离子型聚合历程合成。由于大分子链完全由碳氢组成，树脂固化后具有优良的电性能、较好的弯曲强度和优良的耐水性，在电子电器绝缘材料、防水涂料等领域有应用价值，如用于制造电线电缆的绝缘涂层等。

五、有机硅树脂

在有机硅聚合物中，由有机硅单体（如有机卤硅烷）经水解缩聚而成的主链结构为硅氧键的高分子有机硅化合物具有重要应用价值，其中分子量不高的热固性有机硅树脂尤为突出。

（一）热稳定性

有机硅树脂的 Si - O 键键能较高（363kJ/mol），因而较为稳定，耐热性和耐高温性能优异，一般热稳定性范围可达 200 - 250℃，特殊类型的树脂甚至更高。在航空航天、电子高温设备等领域，可用于制造耐高温部件或作为高温环境下的防护涂层，确保部件在高温下的性能和可靠性。

（二）力学性能

有机硅树脂固化后的力学性能相对不高，但在大分子主链上引进氯代苯基可提高力学性能。不过其玻璃纤维层压板的层间粘接强度较差，受热时弯曲强度有较大幅度下降。若在主链中引入亚苯基，则可提高刚性、强度及使用温度。在一些对力学性能要求不是特别高，但对耐高温和其他综合性能有要求的领域，如高温灯具的外壳、一些电子设备的散热部件等方面有应用。

（三）电性能

有机硅树脂具有优良的电绝缘性能，其击穿强度、耐高压电弧及电火花性能均较为出色。即使受电弧及电火花作用树脂裂解除去有机基团后，表面剩下的二氧化硅同样具有良好的介电性能。在电力设备、电子电器等行业，可用于制造绝缘器件、高压电器的防护涂层等，保障电气设备的安全稳定运行。

（四）憎水性

有机硅树脂的吸水性很低，水珠在其表面只能滚落而不能润湿。在潮湿环境条件下，有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料仍能保持其优良性能。这使其在户外电气设备、船舶电气系统等易受潮湿环境影响的领域中广泛应用，可有效防止因潮湿导致的电气故障和材料腐蚀。

（五）耐腐蚀性能

有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料可耐受一定浓度的多种酸碱溶液，如质量分数 10% - 30% 硫酸、10% 盐酸、10% - 15% 氢氧化钠、2% 碳酸钠及 3% 过氧化氢。醇类、脂肪烃和润滑油对其影响较小，但耐浓硫酸及某些溶剂（如四氯化碳、丙酮和甲苯）的能力较差。在化工、海洋等领域的设备防护和制造中，可根据具体的化学环境选择使用，如在一般化工车间的设备外壳防护、船舶的部分耐蚀部件制造等。

热固性树脂凭借其各自独特的性能特点，在不同的工业领域和应用场景中发挥着不可或缺的作用，随着材料科学的不断发展，其性能还将进一步优化，应用范围也将持续拓展。