环氧树脂应用及其最新发展

labs · 发表于 2009-9-1 19:41:54

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环氧树脂用固化剂硬化后才有使用价值，它的一个特点是调合工艺的多样性。通过选用不同的固化剂、改性剂、增韧剂和填料或颜料，使环氧树脂获得各种需要的特异性能，从而大大开拓了环氧树脂的应用范围，使它的应用面非常广阔。影响环氧树脂使用的因素很多，关键是：配方的设计（如选用什么树脂、固化剂、辅料，固化工艺等）；正确掌握施工技术，根据工艺设备环境具体情况，注意各个使用环节。

环氧树脂使用大致有以下几个环节：

1、配方的选定。2、表面处理。3、调胶。4、上胶或灌胶。5、固定凝胶。6、固化。

配方取决于用途，不同的应用场合有不同的设计方案。配方设计的好坏直接影响制品的使用效果。表面处理很重要，否则会影响粘接强度。调胶时应注意先将树脂、填料、稀释剂等调均匀后，最后再与固化剂充分调和均匀。上胶或灌胶要注意尽量减少气泡的夹带，特别是浇注时最好真空浇注。固定凝胶这一步对粘接操作非常重要，因为环氧树脂粘接体系起始粘度较小，需对被粘物进行固定，做层压制品时还应施加压力，直至凝胶后方可除去压力。固化操作必须按照给定的温度和时间进行，这样才能使固化物达到预期的效果。

环氧树脂固化后的产品具有很多优点，如机械性能优异、电器绝缘性能好、耐腐蚀性能佳、收缩率低、粘接强度高、操作方便等。因而广泛应用于涂料、粘接剂、层压料、浇注料、包封料、浸渍料…的制备上，在机械制造、电器电子、交通运输、石油化工、国防建设等各部门发挥出极大的作用。随着应用部门向以下方面的发展，环氧树脂体系也有了很大的进步：

节省能源和资源，要求固化成型所需能量小；改善操作环境，减少以至消除公害；改善劳动强度，提高生产效率，提高产品性能及满足制品精细化、美观化、实用化、价格又要适应市场需求。为此出现了能低温固化而耐热性好的制品体系、能在紫外光下快速固化的光固化体系、没有卤素、磷、三氧化二锑的环保型阻燃浇注料体系、快速成型的挤拉成型体系、无溶剂或水溶剂的涂料体系……

为了适应不断变化的市场，无论是环氧树脂生产厂还是固化剂、助剂生产厂都应该关注以下一些应用部门的具体发展动态：

1．涂料

目前环氧树脂最大的用户仍然是涂料，溶剂型环氧涂料虽然还不少，但是产品结构已有很大的变化，已从传统的溶剂型环氧涂料变化到粉末涂料、无溶剂涂料、水性涂料或电泳涂料、光固化涂料。由于涂料行业的产品结构变化，对环氧树脂的要求也发生了极大的变化。大家知道传统的涂料大部分是用环氧硬树脂作为原料，而现在的无溶剂涂料、水性涂料或电泳涂料、光固化涂料大多不采用环氧硬树脂作原料。虽然粉末涂料的比例占了整个环氧涂料的三分之一左右，现在生产的环氧硬树脂大部分都是用来加工环氧粉末涂料的。环氧硬树脂的市场份额在涂料行业中占有不小的比例，但涂料市场上其它三分之二的原料量更大，更应该设法去占领。

汽车用的电泳漆、耐候涂料。船舶、集装箱、输油、气管道用的重防腐涂料。信息材料处理用的光固化涂料。等等应用部门所用的环氧树脂都在朝着无溶剂、水性、低粘度、耐候性、快速固化的要求方面发展。因而开发双酚F型、脂环型、丙烯酸型及含氮的环氧树脂或它们的改性树脂、配套的固化剂等显得尤其重要。

现今高科技产品的发展速度大家有目共睹，也都想为高科技领域作出相应的服务。如光学仪器涂料、显示管防爆涂料、高级地坪涂料等要求环氧树脂无色透明、既要柔性又要耐磨还要容易固化。这就要求有新的环氧树脂涂料系统与之相适应。

2．电器、电子工业

电器、电子工业用的环氧树脂的量占到第二位。电器工业正朝着大型发电、高压送电、的方向发展，大型的核电、水电装置已使火电厂相形见绌，更何况在不久的将来风电、地热发电装置相继兴建，全国电网的改造。这些都对环氧树脂提出更为严格要求，因为它们大部分都是在室外应用，如变压器、绝缘子、风翼板、电缆头等，使用的环境更为苛刻。要求环氧树脂系统纯度高、耐候性好、吸湿率低、耐盐雾、阻燃以及综合的机电性能佳。

这方面的市场极大部分为国外产品所占领，国内只有少数几家可以少量供应。这应该是我国环氧树脂行业发展的潜在市场。

其它如粘接剂在建筑行业中应用的速度发展也很快在此不一一介绍了。

早在1999年江苏省科学技术委员会在《江苏省培育高新技术产品群的实施意见》的通知中就明确指出重点开发自主开发------固态接口电路模块及固态继电器(SSR)VLSII用环氧模塑料配方及生产技术；电子级酚醛树脂、环氧树脂生产技术；------亚微米IC用环氧模塑料生产技术等关键技术。为此我们不仅要做好本行业的发展工作，还应密切关注相关行业的进步，做到协同发展。

labs · 发表于 2009-9-1 19:42:25

一、环氧树脂的概论：
　　1．环氧树脂是指高分子链结构中含有两个或两个以上环氧基团的高分子化合物的总称，属于热固性树脂，代表性树脂是双酚A型环氧氯丙烷树脂：
　　2．环氧基的表示方法
　　（1）环氧值（K）：100g环氧树脂中所含的环氧当量数
　　　　　　　　 K=N环氧基个数/Mn×100
　　（2）环氧基含量：100g环氧树脂中所含的环氧基重量克数
　　　　　　　　　K×43%（百分含量）
　　（3）环氧当量：相当于1个环氧基的树脂的量
　　　　　　　　　100/K
二．环氧树脂的特点（通常指双酚A型环氧树脂）
　　1．高粘合性（胶接强度高）：在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列，这是因为：（1）羟基和醚键等强极性基团使环氧分子和相邻界面间产生较强的粘附力；（2）环氧基与含活泼氢的金属表面反应生成强化学键。
　　2．固化收缩率小，在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小，这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如：
　　酚醛树脂胶：8—10% ；　　有机硅树脂胶：6—8%
　　聚酯树脂胶：4—8%　；　　环氧树脂胶：1—3%
　　若环氧树脂加填料后收缩率降为0.1—0.3%，热膨胀系数为6.0×10-5/℃
　　3．耐化学介质稳定性好：在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用两年；而在50%H2SO4和10%HNO3常温浸泡半年；10%NaOH（100℃）浸泡一个月，性能保持不变。
　　4．电绝缘性优良：环氧树脂的击穿电压大于35kv/mm
　　5．工艺性能良好、制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。双酚A型环氧树脂的优点固然好，但也有其缺点：
　　①．操作粘度大，这在施工方面显的有些不方便
　　②．固化物性脆，伸长率小。由于含有苯环，降低了弹性。
　　③．剥离强度低。
　　④．耐机械冲击和热冲击差。
三．环氧树脂的应用与发展
　　1．环氧树脂的发展史：
　　环氧树脂是1938年由P.Castam申请瑞士专利，由汽巴公司在1946年研制出最早的环氧粘接剂，1949年美国的S.O.Creentee研制了环氧涂料。
　　我国于1958年开始环氧树脂的工业化生产，并对环氧树脂的应用技术进行探索。1985年环氧树脂总产量为2万吨，1998年达到7.5万吨。随着需求量的扩大，发展也很迅速。全国生产环氧树脂的厂家有60多家。
　　2．环氧树脂的应用：
　　① 涂料工业：环氧树脂在涂料工业中需用量最大，目前较广泛使用的水基涂料、粉末涂料和高固分涂料。水基涂料用于汽车车身的阳离子电泳涂料和饮料罐内涂；环氧型粉末涂料是应用最早的粉末涂料，目前主要课题是改善烘焙时的保色性并降低烘焙温度；高固分涂料要求低粘度环氧树脂，例如F型环氧树脂和海固树脂。
　　② 电子电气工业：低分子环氧树脂用于电气绝缘材料，例如机电产品的浸绝缘处理，浇注为电机定子或万伏电缆头，电视机的变压器中使用的阻燃环氧树脂。
　　③ 建筑工业：在冬季施工或水中操作时，采用低温固化或水下固化可得到粘接力强、耐酸碱和耐久性的效果。
　　④ 胶粘剂、密封剂和复合材料领域：环氧树脂在胶粘剂、密封剂中应用最高。在复合材料领域，用石墨纤维或碳纤维、玻璃纤维进行增强，获得性能优异的轻型高强材料。
四．环氧树脂的分类
　　1、缩水甘油基型环氧树脂：包括缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂和氨基环氧树脂三部分，而缩水甘油醚环氧树脂由双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和环氧化酚醛树脂。
　　2、环氧化烯烃：脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂和混合型环氧化烯烃

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