单组份环氧树脂的相关知识

F01. 环氧树脂接着无机材料的要点是什么？ 要得到好的接着效果，首先要针对接着的原理进行了解。1.平衡理论。最简单的应用就是表面张力的考量。树脂的表面张力必须降低，才能有效的湿润基材表面；2.分子理论。选择适当的官能基，让接着剂分子与基材分子间有较强的作用力，得到较大的分子间结合能量；3.接着速度理论。树脂要有适合的黏稠度、摇变度，才能在基材表面扩张、浸透，发挥最大的强度。

F02. 如何从接着试片破裂面的形态当来改善接着性能? 试片破裂后的形态学可以分类如下：1.接着剂脱层，对接着试片一边沾胶，另一边不沾胶的情况。在这一个阶段，应该研究让接着试片的破裂面两侧都沾胶。2.接着试片的破裂面两侧都沾胶，表面光滑平整，前端有微小裂纹。这一个阶段的接着剂本身太脆，缺乏韧性，破裂能量太低。3.接着试片的破裂面两侧都沾胶，表面高低起伏极度粗糙，甚至于像鳞片状一样竖立。这一个阶段代表接着剂的韧性极佳，破裂能量极大化，可以获得理想的接着强度。

F03. 接着剂的黏度和其接着强度有没有关系? 许多客户把接着强度用口语化表达，说成是粘度，其实粘度(Viscosity)和接着强度是两回事。在化学结构相同的基准之下，粘度低的接着剂对物质表面的渗透能力比较好，可能会获得比较好的接着强度。至于粘度要高到什么程度以上，接着强度才会明显下降，不同的应用情况不一样，要靠实验才能验证。一般而言，粘度高到出现摇变现象时，渗透能力都会比较差。不过也有少数相反的例子。当接着剂的粘度太低时，接着剂胶体的厚度变的很薄，导致接着强度变的不好。

F04. 接着剂的接着强度和测试温度有没有关系? 在抗拉模式的接着强度(Lap strength)测试中，大多数的例子是测试温度越高，接着强度越低，接近或者是超过Tg的温度，接着强度会很明显的下降。

F05. Tg的定义是什么? Tg (Glass transition temperature, 玻璃转移温度)在学术上有很严谨的定义：高分子的主链上，4~5个原子构成的链段，能够同时运动至邻近的自由体积时，这个温度称为Tg。Tg前后的比热、膨胀系数、模数、介电常数与软硬度…等都有很明显的变化。

F06. Tg比较高的树脂耐热性就比较好吗? Tg和很多事情其实没有必然的关连。Silicon的Tg很低，但是它的耐热很好。以非反应型稀释剂、外部塑化剂所构成的树脂组合，就算其Tg高于反应型稀释剂、内部塑化所构成的树脂组合，其耐热性依然远不如后者。Tg和耐热性之间的关系，只有在同一个制造厂商、在相同系列的组合中，才有讨论的可行性。一旦变更其中的重要组成，可能会影响到高温的裂解行为时，Tg和耐热性之间可能就没有简单关系了。

F07. 为什么不同厂商之间技术资料内的Tg不能互相比较? 量测Tg的仪器有很多种，原理定义各不相同。就算是同一种类的仪器，不同的测试条件、不同的试片状况甚至于不同的仪器厂牌也会有很大的差异。以DSC和DMA为例，两者量测所得的Tg差异超过50℃者是很常见的情况。很多厂商的技术资料仅载明单纯的Tg值，并没有说明上述的细节，所以根本就没有比较的基准。为了了解Tg到底几度？哪一个厂牌的Tg比较高？最好的方法是将不同厂商的产品，统一由某一台仪器，在同一个时间进行测试，如此的比较才有最高的信心水平。

F08. 环氧树脂的热膨胀系数为何? 一般而言，未含无机填充物的树脂在Tg以下的热膨胀系数约为80ppm，Tg以上的热膨胀系数约为160~200ppm。含无机填充物的树脂其热膨胀系数和无机填充物所占的体积比有关：体积比越高，热膨胀系数越低。

F09. 树脂硬化反应后的收缩率大约是多少? 一般而言，未含无机填充物的环氧树脂其体积收缩率约3％，线性收缩率约1％；未含无机填充物的光硬化树脂（压克力系）其体积收缩率约8～10％，线性收缩率约3％。含无机填充物的树脂其体积收缩率和无机填充物所占的体积比有关：体积比越高，收缩率越低。

F10. 为什么有的单液型环氧树脂烘烤完有气泡发生？ (1)反应放热过于剧烈，发生裂解的现象，造成体积大幅的膨胀，看起来很像发泡的样子。将温度降低，时间延长就能够解决上述的问题。(2)树脂配方中某些成分的分子量较小、挥发度较大，也是气泡的来源。(3)胶材本身就有的气泡。将胶材置于玻璃上方硬化就可以分辨是胶材本身所含有的气泡或者是受底材的影响所产生的气泡。(4)底材吸湿受潮，在高温释放出水汽造成的气泡。最常见的例子是PC或者是Nylon。解决的方法可以将底材在100℃加热一段时间，就可以消除这个现象。

F11. 为什么有一些环氧树脂配方在经过锡炉时会爆开? 有一些环氧树脂配方使用非反应型的稀释剂、可塑剂…等，这些添加剂会残留在硬化后的树脂中，在经过高温的锡炉时会挥发出来，造成硬化物爆裂开来的现象。另外，有的环氧树脂组成在高温时会发生分解反应，所以会有裂解的臭味，甚至于发泡的现象。

F12. 目前环氧树脂能够长期忍受的最高温度为何? 航天领域应用的环氧树脂/胺类硬化剂系统可以忍受的温度大约是220~230℃；环氧树脂/酸酐类硬化剂系统可以忍受的温度大约是230~250℃左右。由于加工温度高，需要在220℃/5hrs进行后硬化反应，所以在一般的环氧树脂应用比较少见。

F13. 如何评估热裂解（Thermal degradation）的情况? 评估的方法有很多种，要从实际的应用面着手做适当的选择。例如：接着剂，可以从受热前后的接着力变化加以评估；结构材料，可以从受热前后的机械强度变化加以评估；涂料，可以从受热前后的色泽变化加以评估。除了以实际的产品评估以外，有的时候会利用TGA来量测热重量损失，有的时候会利用FTIR观察官能基变化的情况，来反应热裂解的状况。

F14. Outgassing（材料外气释放）的来源? 有机材料在受热、真空或者是两者并存的情况下，常常会有气体逸散出来，造成重量减轻。这一种现象就称为Outgassing，它的成因可能来自于下列数点：(1)树脂进行缩合的硬化反应时，释放的副产物；(2)树脂硬化后残留的单体、触媒、稀释剂、添加剂…等小分子；(3)树脂在高温时，发生裂解的产物。

F15. Outgassing可能造成的影响? (1)Outgassing代表树脂本身的特性发生改变；(2)挥发物可能会污染零件的表面(3)挥发物可能会对电子线路造成腐蚀；(4)挥发物可能会造成塑胶材料龟裂；(5)挥发物可能会污染使用环境。

F16. 导热胶、导热膏的原理是什么? 空气的导热系数只有0.03W/mK，所以在发热元件和散热元件之间若有微小空隙时，常会导致散热效率变差。导热胶、导热膏就是用来填补这些空隙。一般有机树脂的导热系数大概在0.3W/mK左右，在树脂中加入氧化铝大概可以将导热系数提高到1W/mK左右；添加氮化铝的导热系数在2～3W/mK；添加银的导热系数在7W/mK左右。市面有时候将导热胶、导热膏讲成散热胶、散热膏，应该是一种错误的观念。因为这些材料的功能在于「传导」热量，热量的「散去」要靠散热机构才行。