树脂(resin)是一种具有多孔网状结构的聚合物,常温下呈固态或半固态的颗粒,有时也可呈液态。广义上,树脂是指在化工过程中可进一步加工制成塑料、橡胶、纤维等产品的聚合物颗粒。
树脂按照来源可分为天然树脂和合成树脂;按合成反应可分为加聚物和缩聚物;按分子主链组成可分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物;按受热后的变化可分为热塑性树脂和热固性树脂。树脂主要应用于工业领域和日常生活领域,工业领域包括电力电缆、绝缘隔板、低压刀闸外壳制作等,日常生活领域包括树脂工艺品和树脂饰品等。
分类
按来源
树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质,如脂松香、琥珀和虫胶。合成树脂是指由简单有机化合物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的产物,如PF、聚氯乙烯树脂等,其中合成树脂是塑料的主要成分。
合成树脂是由人工合成的一类高分子聚合物,为黏稠液体或加热可软化的固体,受热时通常有熔融或软化的温度范围,在外力作用下可呈塑性流动状态,某些性质与天然树脂相似。合成树脂最重要的应用是制造塑料。为便于加工和改善性能,常添加助剂,有时也直接用于加工成形,故常是塑料的同义语。实际应用中,常按其热行为分为热塑性树脂和热固性树脂。
热塑性树脂是加热成型后冷却硬固,再加热又软化,可以多次反复成型,具有可溶/熔性的树脂。热塑性树脂种类很多,如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等。热固性树脂在热压成型后成为不溶/熔的固化物,再加热也不软化,即只能塑制一次,如PF、ep、交联聚乙烯等。
按合成反应
按树脂合成反应分类,可将树脂分为加聚物(如聚乙烯、聚苯乙烯和F4)和缩聚物(如酚醛树脂、聚酯树脂和聚酰胺)。
按分子主链组成
按树脂分子主链组成分类,可将树脂分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。碳链聚合物是指主链全由碳原子构成的聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯;杂链聚合物是指主链由碳和氧、氮、硫等两种以上元素的原子构成的聚合物,如多聚甲醛、聚酰胺、聚砜、聚醚多元醇;元素有机聚合物是指主链上不一定含有碳原子,主要由硅、氧、铝、钛、硼、硫、磷等元素的原子构成,如有机硅化物。
按受热后的变化
按树脂受热后的变化行为进行分类,可将树脂分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂包括聚乙烯、聚酯和聚酰胺等;热固性树脂包括PF、尿醛树脂和ep等。
主要应用
工业领域
聚乙烯
聚乙烯是一种优质的化工原料,通过胶反应,使聚乙烯分子从二维结构变为三维网状结构。这种材料简称XLPE,即交联聚乙烯。交联技术是提高聚乙烯性能的一种重要技术。经过交联改性的聚乙烯可使其性能得到大幅度的改善,不仅显著提高了聚乙烯的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能,而且非常明显地提高了耐温等级,可使聚乙烯的耐热温度从70℃提高到100℃以上,从而大大拓宽了聚乙烯的应用范围。电力电缆的生产中,交联聚乙烯绝缘已逐渐取代聚氯乙烯绝缘。
酚醛树脂
酚醛树脂也叫酚醛,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场上的销售产品往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。酚醛树脂通常用于制作绝缘隔板、低压刀闸外壳等。
环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。使用环氧树脂时,必须在树脂中加入固化剂,并且根据需要还应加入稀释剂、增韧剂、填料、偶联剂、阻燃剂及颜料等,才能制成具有使用价值的环氧塑料、环氧涂料、胶粘剂及其他环氧材料。环氧材料的电气绝缘性能尤其突出,不加填料时,固化物的击穿电压高于1.6×10⁷V/m,电阻率高于10¹¹Ω·m。在小容量电气设备领域,环氧树脂浇注法生产的电气设备大有取代油浸式设备的趋势,如干式变压器、干式互感器等。
ABS树脂
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯,即Acrylonitrile-butadiene-styrene。丙烯腈能使聚合物耐化学腐蚀,且有一定的表面强度;丁二烯使聚合物具有橡胶韧性;苯乙烯使聚合物呈现热塑性塑料的加工特性,有较好的流动性。
ABS树脂将丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的各种性能有机统一起来,具有优良的抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和黏结等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。控制A:B:S(一般为20:30:50)的比例可以调节其性能,生产出不同型号、规格的ABS树脂,以适应各种不同的需要。
日常生活领域
树脂工艺品
树脂工艺品是以树脂为主要原料,配以辅料,通过模具浇注成型,制成各种造型美观形象逼真的人物、动物、昆鸟、山水等,如城市雕塑、家庭摆件、家具及配件、像框、屏风、灯具等。随着生活水平的不断提高,对树脂工艺品的需求越来越旺盛,特别是发达国家,对其有着特殊的偏爱和惊人的需求。精美的树脂工艺品不仅可做高档酒店、办公室、时尚家具的典雅摆饰,更可作为亲朋好友间相互馈赠的时尚礼品。良好的环保性能和超低的制作成本决定了其有着广阔的发展前景和空间。在中国树脂工艺品正在成为小本创业的亮点行业。
树脂工艺品制作成本低,生产速度快,随意性强,不论造型多么复杂,用模具生产仅需几分至十几分钟,并可仿铜、仿金、仿银、仿水晶、仿玛瑙、仿大理石、仿汉白玉、仿红木等。
1.仿翡翠玉树脂工艺品。
2.仿琉璃树脂工艺品。
3.仿青铜树脂工艺品。
4.仿陶树脂工艺品。
5.仿红木树脂工艺品。
6.仿古树脂工艺品。
树脂饰品
1.树脂戒指。
2.树脂手镯。
3.树脂手链。
4.树脂耳环。
5.树脂配饰。
6.树脂发夹。
污染与处理
在水处理中,多种原因会造成阴阳离子交换树脂的污染,尤其是钙、铁、有机化合物的污染。污染的标志为树脂性能下降、交换容量降低、出水水质恶化、颜色变深。由于树脂的结构并未遭到破坏,可以通过处理,恢复树脂性能。同时应针对树脂在使用过程中易出现污染的情况,采取合理措施加以预防。
钙污染
钙污染指CaSO4沉淀对树脂所产生的污染。钙污染树脂的离子交换器出水发生ca(clo)2+和SO42−的过早泄漏,树脂再生时交换器排水不畅,再生废液呈白色浑浊物。
用H2SO4溶液再生阳离子交换树脂时,树脂吸附的Ca2+与再生剂的H+交换后,当再生液中Ca2+和SO42−离子浓度的乘积超过CaSO4溶度积至一定范围后,CaSO4沉淀就会从水中析出覆盖在树脂表面上,而造成钙对阳离子交换树脂的污染。钙污染一般发生在一级除盐系统的阳离子交换器内。
铁污染
树脂铁污染后颜色变深,甚至呈黑色。树脂床层压降增加,可能出现偏流,工作交换容量降低,再生效率下降。
造成树脂铁污染的原因主要有:①水和冷凝液中铁的影响。一级除盐进水和冷凝液中的铁进入交换器被树脂吸附后,以高价铁化合物的形态,牢固地沉积在树脂内部和表面,堵塞了树脂微孔,影响了孔道扩散;②再生剂液碱中含有杂质NaClO3和Fe2O3,它们生成铁酸盐(如FeO42−),高铁酸盐随碱液进入阴床后,因pH值降低,发生分解反应,生成的Fe3+进一步形成Fe(OH)3,附着在阴树脂颗粒表面上;③H2SO4溶液作为阳离子交换树脂的再生剂时,在再生时树脂内的铁很难与H+交换而得以洗脱。树脂内的铁积累越来越多,从而影响树脂的交换能力。
有机物污染
有机物污染后的树脂颜色变深,工作交换容量降低,出水水质恶化,正洗水量增加。水中的有机物是由动植物腐烂后生成的腐植酸、富维酸和单宁等带负电基团的线型大分子,它们与阴树脂发生交换反应后,难以在再生时析出,逐渐累积以至影响树脂性能。
受无机盐离子污染的阳树脂通常用盐酸酸洗处理。必要时可以用压缩空气辅助擦洗。而受有机物污染的阳离子交换树脂可用5% 氢氧化钠溶液进行处理,提高再生液温度可增大有机物的洗脱率。
受铁、铝等金属离子污染的阴树脂可以浸泡在10%~15%的HCl溶液中12h,以获得较好的除铁效果。阴离子交换树脂受到有机化合物污染后,采用NaCl与NaOH溶液交替处理进行复苏,效果较为理想。
历史
天然树脂涂料的历史可追溯到6000多年前。
参考资料树脂.中国大百科全书.2025-09-16