1、 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 碳酸钙填充环氧树脂板对印刷 适性影响的研究 学 生 姓 名 指 导 教 师 专 业 印刷工程 学 号 学 院 轻工学院 二 XX 年 六 月 八 日 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） I 摘 要 本文研究在环氧树脂树脂中加入不同含量的碳酸钙制成板材，对环氧树脂板力学性能、印刷适应性能及韧性影响的研究。发展扩大环氧树脂板的在航空、电子电器、汽车领域及包装应用领域。 利用万能拉力机、尼康显微镜，着重研究不同含量聚酰胺树脂和不同含量碳酸钙的环氧树脂板断裂伸长率、拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度的影响；对其屈服载荷、弹性模量的影响；可以看出拉伸实验的重要性。 实验结果表明
2、：随着聚酰胺树脂含量的增大，环氧树脂板的印刷表面张力、显著增加，最大为 42dyne/cm；抗拉强度先增加，当聚酰胺树脂含量为 45%时 最大为 156MPa之后又降低；屈服强度先增加，当聚酰胺树脂含量为 45%时最大为 156MPa 之后又降低；屈服载荷先增加，当聚酰胺树脂含量为 45%时最大为 143MPa 之后又降；最大载荷先增加，当聚酰胺树脂含量为 45%时最大为 143MPa 之后又降低；断裂强度随着碳酸钙含量增加从 130MPa 降低到 17MPa；随着碳酸钙含量从 0%到 10%，弹性模量由0.4GPa 逐渐增长到 1.41GPa。当印刷表面张力从 36 到 42 中都能在环氧树
3、脂表面进行挺留。且 42 为最大的表面张力值。 关键词： 环氧树脂板；碳酸钙；拉伸强度；断裂伸长率 ；印刷表面张力 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） II Abstract Titanium calcium carbonate studied in this paperwith differentcontent ofepoxy resinin thesheet,the mechanical propertiesofepoxy resin plate,printingadaptability,impact strengthandtoughness of.Expansion ofepoxy resi
4、n platein the electronic,aerospace andpackaging applications.Byuniversal tensile machine,UJ-40impact testing machine,Nikonmicroscope,effect of epoxy resinplate tensilestrength,elongation at break,tensile strengthof different content ofpolyamide resinand differentcontentof TiO2;effect on theelastic m
5、odulus,yield load;the effect ofsurfaceprinting adaptability as well. The experimental results show that: with the increasing of the content of polyamide resin, epoxy resin plate printing surface tension,increased significantly,the maximum is 42dyne/cm; the tensile strengthincreased first, when thepo
6、lyamide resin content is 47% 1680MPa maximumand thendecreased; the yield strengthincreases first, while the polyamide resin content is 47%1680MPa maximumand then decreased;yield load increases,when the polyamide resin content is 47% 1680MPa maximum and then decreased; the maximum load increases,when
7、 the polyamide resin content is 47% 1680MPa maximum and then decreased;fracture strength with increasingTiO2 content decreases from 360MPa to 198MPa;with titanium dioxide content from 0% to 4.5%, the elastic modulusgradually from 5.1GPa up to 6.4GPa. Keywords： epoxy board； calcium carbonate; tensile
8、 strength； elongation； printing surface tension 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） I 目录 摘 要 . I Abstract . II 目录 . I 1 绪 论 . 1 1.1 环氧树脂应用领域及其国内外的研究现状 . 1 1.1.1 环氧树脂的国内外 研究现状 . 1 1.1.2 环氧树脂国外的发展趋势 . 2 1.2 环氧树脂板国内发展的趋势 . 3 1.3 碳酸钙填充环氧树脂板实验目的及意义 . 4 2 实验仪器及材料 . 6 2.1 实验仪器 . 6 2.2 实验材料 . 6 2.3 实验原理和过程 . 6 2.3.1 测量表面张力实验的原
9、理 . 6 2.3.2 印刷适性实验过程 . 7 2.4 试验样品制备 . 8 2.5 拉伸实验样品的制备 . 8 3 实验与数据分析 . 10 3.1 拉伸实验 . 10 3.1.1 聚酰胺树脂含量不的同的拉伸实验 . 10 3.1.2 环氧树脂板不同含量碳酸钙的拉伸实验 . 14 3.2 印刷适性实验 . 18 3.2.1 表面张力实验 . 18 3.2.2 聚酰胺树脂不同含量的实验 及分析 . 19 3.2.3 不同碳酸钙的环氧树脂板含量实验及分析 . 19 3.2.4 印刷适应性研究 . 20 结 论 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 26 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 1
10、1 绪 论 1.1 环氧树脂应用领域及其国内外的研究现状 1.1.1 环氧树脂的国内外 研究现状 目前从国内和国外的环氧树脂市场的供应需求情况从表面上来看总体上是国外市场供应大于需求，国内的市场情况供应小于需求，而现实的情况却是国内的和国外的市场全部都供应大于需求。 在过去的 10 年间，中国的环氧树脂消费情况始终 保持着 20%以上的激增速度，预计在今后 5 年内需求将会保持较快的增长速度，预计在 2007 年环氧树脂的需求量将会达到 450 kt（不包括进口），而 2002 2007 年年均消费增长率约为百分之九，跟中国的国民经济增长水平基本持平。但相对遗憾的是，中国国内的的环氧树脂消费水
11、平上去了，然而国内的环氧树脂生产量却没有明显的增长，前景实在是让人堪忧啊。 从国内外市场发展情况来看，因为中国的环氧树脂市场始终保持持续看好，在以后的几年依旧将会有数套环氧树脂的装置开工进行建设，主要建设地有 :无锡树脂厂将会新建 20 kt/a，张家港陶氏二期将会新建 40 kt/a，保力新树脂 (昆山 )有限公司将会新建 20 kt/a,天津化工厂将会新建 20kt/a 等等，与此同时国内的一些小型装置将会逐步被淘汰。这也是社会主义市场经济所发展的必然趋势和社会生产力发展的必然结果。预计将会在 2007 年国内的环氧树脂生产的能力将会达到 600kt，但是与社会市场的需求相比来说高档的产品
12、跟特种环氧树脂仍会拥有一定的社会市场缺口，国内市场的整个格局仍然将是供不应求，还是会需要从国外大量的进口环氧树脂。 四川省巴陵市巴陵区巴陵石化责任股份有限公司的 环氧树脂建设厂开始建设于1970 年，在 1985 年中国国内第一次引进东都旭化成的技术开始建设 3 kt/a 规模的装置后，一跃变成中国国内环氧树脂行业之领军人物，从此以后，一直到 20 世纪 90年代中期以后的国外环氧树脂厂家采用各种形式大规模进军中国为止，这一类状况一直延续了十多年。 四川省巴陵市巴陵区巴陵石化责任有限公司的环氧树脂生产厂家是国内惟一的一家从氯碱、环氧氯丙烷直到环氧树脂成龙配套的企业，该企业发展前途一片大好，但是
13、环氧树脂及其相应产品目前还处在通用化的范围，跟世界环氧树脂生产及应用水平相比还有很 大的差距。所以我国还得继续加大投资力度，争取在环氧这一领域取得巨大突破，始终坚持科学发展观，坚持科教兴国战略，坚持人才强国战略，紧紧围绕在以习近平为总书记领导下的党中央领导集体，激发国民科技创新水平和能力，为社会主义发展做出贡献。环氧树脂作为一种基础的化工工业原料，其参与市场竞争的能力在很大的程度上需要依靠科技应用技术，市场的竞争在本质上是科学应用技术的竞哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 2 争，因而专用料、配套料是用来打开环氧树脂潜在的市场的“金钥匙”。在环氧制造中通过配套料调节环氧树脂产品的结构，扩大环氧树脂
14、市场的应用领域，进一步扩大环氧树 脂产品的生产规模，最终能实现环氧树脂的“特种化、配套化、规模化”，实现做精做优做强的新目标。 1.1.2 环氧树脂国外的发展趋势 环氧树脂，作为一种早期的树脂品种，它的出现，是从 1938 开始研究环氧树脂，但工业生产是近 40 年以来开始的工业化运行，发展非常迅速， 1993 年，全世界的环氧树脂生产能力为 130 万吨， 1996 年环氧树脂的产量递增至 143.5 万吨， 1999 年增长为 159.5 万吨， 2002 年增长到为 186 万吨， 2005 年产量为 201 万吨，预计 2010 年可达到 250 万吨，中国在环氧树脂数量上已然成为了全
15、 世界环氧树脂最大的生产国和重要的消费国。 目前国外比较大的集团公司既注重产品的质量，又非常注重新产品的研究开发，使之系列化、功能化。首先，在产品的质量方面，国外的环氧树脂产品的质量普遍比较好，主要是表现在以下几个方面 :一是树脂色泽比较浅，液态树脂是无色透明，固态树脂是纯白色 ;二是环氧当量变化幅度小、三是分子量相对比较集中 ;四是挥发物杂质含量比较低 ;五是水解率及钠的含量低。其次，对于在新产品开发方面，大型的跨国公司会根据市场需求的发展变化，及时的改变生产策略和方法。近几年来已开发和推广应用的特种树脂应 用品种主要有溟代环氧树脂、双酚 F 环氧树脂、邻甲酚酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂及新
16、型液晶环氧树脂等等。 在环氧树脂的消费结构中，美国和西欧在涂料领域应用量最大，均约为 50%;日本电子电气方面消费占具首位，涂料则占具第二位，约 40%:中国的粉末涂料占具首位，约为 40.4%，敷铜板、绝缘材料和电工浇铸料分别是 17.57 % , 11.59%和 10.54%。目前国外的汽车工业中环氧树脂涂料年平均增长率为 10%左右。伴随着汽车行业及其相关行业的极速发展，在今后的发展中会对环氧树脂涂料和胶粘剂的需求将有进一步的突破。 发达国家的环氧树脂应用技术很成熟，环氧树脂的应用领域也非常的广泛，其中高档涂料对环氧树脂的需求量非常的高，已经超过其总需求量的一半。双酚 A 型环氧树脂占环
17、氧的总消费量 80%以上，然后是溟化双酚 A 型与酚醛型环氧树脂的占有量，其他的特种环氧树脂消费量占用相对较小，但是近年来增长速度较快。 目前来看，全球的环氧树脂产能已经供大于求。预计至 2010 年，全球对环氧树脂的需求量年平均增长速率约为 3%，美国、西欧和日本分别为 2.5%和 0.5 % 。为 5 万吨左右。特别是欧美、日本的环氧树脂公司资金庞大，对 于市场的兼并及投资建设哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 3 相对较为活跃。国际巨鳄在经过一系列的重组整合后，使得全球环氧树脂行业三甲已经轮流坐庄，由 20 世纪末的 Shell, DOW , Ciba-Geigy，变成后来的 Hexion,
18、 DOW、南亚。市场新三强生产能力分别达到 38, 36, 30 万吨 /年。并且 Hexion,DOW、南亚三甲目前在中国都建设有自己的生产基地。 表 1-1 环氧树脂的应用领域及需求表 应用行业 主要用途 需求量 增长速度 风电行业 主要应用于风电叶片的粘接和牢固 2011 年的需求量约为1.155 万吨，估计到2020 年会达 到 1.444 万吨。 在未来几年的增长率应该会保持在2.5%以上。 太阳能领域 主要应用于太阳能电池板的 硅棒切割方面 2011 年的需求量约为0.0315 万吨，估计到2015 年的需求量会达到 0.135 吨。 太阳能产业的增长率始终会保持在20%左右。 电
19、子电器领域 主 要应用在各种零部件 之间的密封和粘接之处 2011 年的需求量约为0.3860 万吨，估计到2015 年需求量会达到 0.5 吨。 未来几年增长速度将会保 持在 6%左右 建筑领域 主要在新型建设板材建造和加固粘接方面 2011 年的需求量约为1.2 万吨，估计至 2015年需求量会达到 1.6 万吨，其中加固建筑用胶量为 0.28 万吨 未来几年增长速度保持在 5%左右 1.2 环氧树脂板国内发展的趋势 根据最新国内外数据统计，我国 2005 年全年的环氧树脂产量约为 44 万吨、进口量约为 25 万吨、出口量约为 6 万吨、消费总量约为 63 万吨，环氧树脂的产量继续保持持
20、续稳定的增长，环氧树脂的进口量在总消费量中的占有量将会进一步下降，消费量已经趋于稳定，布局也将越来越 合理，对市场的促进作用也会越来越明显，适应国内外的可持续 .状况，将会对环境保护做出伟大贡献，促进社会和谐。 我国在环氧树脂的消费领域情况与国外同行业的消费情况基本相同，环氧树脂主要被用于涂料、复合材料、电了电器、汽车等交通工具等 4 大领域。在 2005 年，我国在涂料领域对环氧树脂需求量很大，约为 10 万吨，在 2010 年以前该领域对环氧树脂的消费量年平均增长率约为 9%。电子电气、复合材料、汽车等交通工具领域的消费量分别约为 25 万吨、 8 万吨和 1 万吨。 哈尔滨商业大学毕业设
21、计（论文） 4 粉末涂料是一种起步较晚的新兴涂料，其最大的特点就是 节能、环保、健康，正因为它具有这些优点和益处，也是由于科技的日益成熟，近年来粉末涂料才会发展很快。伴随着粉末涂料行业的快速发展，粉末涂料用环氧树脂的量也在大幅度增加，近年来我国粉末涂料用环氧树脂的增长量非常可观， :2003 年约为 11.98 万吨、增长 15% , 2004 年约为 13.96 万吨、增长 16% , 2005 年约为 16.87 万吨、增长 17%。在 2005 年30 万吨的国产环氧树脂中 (不含出口 )，粉末涂料用环氧树脂占有量约有一半左右，值得所有环氧树脂企业的高度重视。 2005 年粉末涂料用环氧
22、树脂国内的主要供应 商及其市场份额情况为 :黄山润发15000 吨、安徽恒远 12000 吨、黄山恒泰 10000 吨、 5.9%黄山善孚 9037 吨， 5.3 %款县友谊 9000 吨、 5.3%，巴陵石化 8300 吨、 4.9 %，永流化工 7000 吨、黄山锦峰 6500吨、 3.6%徽州天马 6500 吨、 3.9%，国都昆山 6000 吨、 3.6%款县宏大 6000 吨、 3.6%。粉末涂料用环氧树脂的供应商主要以“黄山兵团”为主，国外商家等国外投资企业和许多相当有实力的大企业目前都末涉足粉末涂料行业，或者说涉足不深。正因为如此，我国环氧树脂的需求量的急俱增加，也引起 国际国内
23、业界的高度重视。环氧树脂行业的跨国公司几乎全部前来或着正在前来我国投资兴建大型的生产厂，国内的企业也在纷纷新建或者扩建环氧树脂装置和厂房等重要设施。据国内公开披露的重要信息，目前计划新增环氧树脂的年生产能力达到 55 万吨 /年左右，再加上现有的生产能力 40万吨 /年，在 2010 年前后我国的环氧树脂生产能力将会达到 130 万吨左右，接近全球生产量的一半，成为全球环氧树脂生产大国。我国环氧树脂事业蒸蒸日上，目前正在进入一个全新的关键发展机遇期。 1.3 碳酸钙填充环氧树脂板实验目的及意义 在粉末涂料领域 ，向高固含量、无溶剂化和水溶性化方向发展，是现代社会对于环氧树脂的要求，也是社会发展
24、进步的需要。美国的环氧涂料已经超过了醇酸涂料和丙烯酸涂料，主要应用于窗口器和密封，西欧主要是应用于饮料包装方面，而中国主要用于生罐用涂料和防护用涂料。目前，国外的纯环氧涂料生产产量逐年呈现下降之趋势，仅占 2.6%，然而国外环氧 /聚酷粉末涂料已经上升至 50%左右。另外，大量使用的还包括环氧 /丙烯酸粉末涂料。所以会导致美国纯环氧树脂的产量下降。从总体的发展趋势来看，今后环氧涂料行业的发展方向主要是超薄膜化及 100 摄氏度以下低温 固化和高温快速固化等新型产品。 在电子电气领域、灌封包封料领域，以及正向阻燃、低粘度，低吸湿、和高密度化等方向发展。目前国内外已经开发的联苯基环氧模塑料，即使在
25、不添加阻燃剂的情况下，仍具有非常好的阻燃效果。而一种加有丁基缩水甘油醚或着苯基缩水甘油醚的哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 5 可以制取一种电绝缘性能特别强、吸湿性能较低和粘度非常小的灌封料。另外，以环氧树脂为基料的包封料，目前正向高密度、实装化和小型化的方向进行发展。 最近几年，美国第四代战斗机机体主体材料已经开始采用二氨基二苯飒固化的二氨基二苯甲烷四功能环氧树脂复合材料。另外，荀型二 缩水甘油醚环氧树脂也因具有相当好的耐热性能而成为新世纪等我战机结构材料之一。我国上海与美国合资的MD-90 双喷气客机推动装置短舱壁板等战机部件就是用英国公司生产的碳纤维一环氧复合材料。实践结果证明，采用一种热
26、塑性树脂对环氧树脂进行进一步改善，完全可以大大提高复合材料的综合性能。 哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 6 2 实验仪器及材料 2.1 实验仪器 电子天平 JY-2 Mmax=500g，上海蒲春计量仪器有限公司；微机控制电子万能实验机型号 RGD-5，规格 5KW，负荷传感器 5000N，深圳市瑞格尔仪器有限公司；烘箱型号 WGL-65B，温度范围 300 5 摄氏度，电压 220 22 伏特，频率 50 1 赫兹，功率 1500 瓦，天津市泰斯特仪器有限公司； 40 倍带光源，读数显微镜，苏州沪量精密仪器有限公司。 2.2 实验材料 凤凰牌环氧树脂是南通星辰合成材料有限公司生产的，无色透明胶
27、体，有香味，它的相关性能见表 2-1；低分子聚酰胺树脂，是由北京香山联合助剂厂生产的，具有在空气中吸收水和二氧化碳的特点。碳酸钙 是由天津市巴斯夫化工有限公司生产 ，白色固体或粉末状，是一种白色 无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，溶于酸不溶于水；乙二醇乙醚天津市天力化学试剂有限公司生产的，测量表面张力的原料，几乎无味，无色液体，能与乙醚，水醇及液体酯类相溶。液态石蜡，是一种无色油状液体，系液态烃的混合物，能与乙醚，苯，三氯甲烷，二硫化碳和油类相混合，不溶于水和乙醇，是由天津市大茂化学试剂厂生产的。 表格 2-1 环氧树脂的各项技术指标参数 项目 E44 外观 淡黄色，透明液
28、体 色度号 小于等于 3 环氧当量 g/eq 184209 B 氏粘度 25 Pa.s 626 环氧值 eg/100g 0.470.53 2.3 实验原理和过程 2.3.1 测量表面张力实验的原理 表面张力实验原理： 印刷 环氧板材时，最开始是要确保环氧树脂板材有足够的外表面张力，表面张力跟油墨附着程度有非常大的关系。如果环氧树脂板板材的表面张力太低，就会使得印刷到其表面的油墨比较容易脱落，最后 会影响印刷效果。对树脂板材来说，因为使用的是油墨类型的不同，对应的板材表面张力要求也会有差别：如果使用溶剂型的 油墨 进行 印刷 ，要求 34-42dyne/cm；若使用水性 油墨 印刷 ，要求44-48dyne/cm。 塑料板板材表面能的测定主要的是依据 GB/T14216 来进行测量的，板材的表面
