環(huán)氧樹脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域

1、環(huán)氧樹脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)氧樹脂優(yōu)良的物理機(jī)械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能制成涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料 和注射成型材料，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 涂料環(huán)氧樹脂在涂料中的應(yīng)用占較大的比例，它能制成各具特色、 用途各異的品種。 其共性：(1) 耐化學(xué)品性優(yōu)良，尤其是耐堿性。(2) 漆膜附著力強(qiáng)，特別是對(duì)金屬。(3) 具有較好的耐熱性和電絕緣性。(4) 漆膜保色性較好。但是雙酚A型環(huán)氧樹脂涂料的耐候性差，漆膜在戶外易粉化失光又欠豐滿，不宜作戶外用涂料及高裝飾性涂料之用。因此環(huán)氧樹脂涂料主要用作防腐蝕漆、金屬

2、底漆、絕緣漆，但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。 膠粘劑環(huán)氧樹脂除了對(duì)聚烯烴等非極性塑料粘結(jié)性不好之外，對(duì)于各種金屬材料如鋁、鋼、鐵、銅；非金屬材料如玻璃、木材、混凝土等；以及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優(yōu) 良的粘接性能，因此有萬能膠之稱。環(huán)氧膠粘劑是結(jié)構(gòu)膠粘劑的重要品種。環(huán)氧樹脂膠粘劑的主要用途見表1-1、表1-2及表1-3。表1-1環(huán)氧樹脂膠粘劑的主要用途應(yīng)用領(lǐng)域1被粘材料主要特征主要用途土木建筑混凝土，木， 金屬，玻璃， 熱固性塑低黏度，能在潮 濕面(或水中) 固化，低溫固化 性混凝土修補(bǔ)(新舊面的銜接)，外墻裂縫修補(bǔ)， 嵌板的粘結(jié)，下水道管的連接，地板粘結(jié)，建筑

3、 結(jié)構(gòu)加固。電子電器金屬、陶瓷， 玻璃，F(xiàn)RP 等勢固性塑 料電絕緣性、耐濕 性，耐熱沖擊 性，耐熱性，低 腐蝕性電子元件，集成電路，液晶屏，光盤，揚(yáng)聲器， 磁頭，鐵芯，電池盒，拋物面天線，印制電路板航天航空金屬，熱固 性塑料，F(xiàn)RF(纖維增強(qiáng)塑料)耐熱，耐沖擊，耐濕性，耐疲 勞，耐輻射線同種金屬、異種金屬的粘接，蜂窩芯和金屬的粘 接，復(fù)合材料，配電盤的粘接汽車機(jī)械金屬，熱固性塑料，F(xiàn)RF耐濕性，防銹， 油面粘接，耐磨 耐久性(疲勞特 性)車身粘結(jié)，薄鋼板補(bǔ)強(qiáng)，F(xiàn)RP粘結(jié)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的修 復(fù)、安裝體育用品金屬，木，玻璃，熱固性塑料，F(xiàn)RF耐久性，耐沖擊性滑雪板，高爾夫球桿，網(wǎng)球拍其他金屬，玻璃，

4、陶瓷低毒性，不泛黃文物修補(bǔ)，家庭用 電子電器材料由于環(huán)氧樹脂的絕緣性能高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大和密封性能好等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已在高低壓電器、電機(jī)和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展很快。主要用于：(1) 電器、電機(jī)絕緣封裝件的澆注。如電磁鐵、接觸器線圈、互感器、干式變壓器等高低壓電器的整體全密封絕緣封裝件的制造。在電器工業(yè)中得到了快速發(fā)展。從常壓澆注、真空澆注已發(fā)展到自動(dòng)壓力凝膠成型。表1-2環(huán)氧膠粘劑在土木建筑上的主要用途工程類別粘接對(duì)象典型用途主要組成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)巖石一巖石金屬一石或混凝土 金屬一混凝土 金屬一金屬疏松巖層的補(bǔ)強(qiáng)、基礎(chǔ) 加固、預(yù)埋螺栓、底腳 等，柱子、樁頭、接長、 懸臂梁加粗、橋

5、梁加 固、路面設(shè)施敷設(shè)環(huán)氧一稀釋劑一改性 胺環(huán)氧一填料一改性胺 雙酚s環(huán)氧一縮水甘油 胺樹脂一丁基橡膠一 改性胺地面瓷、花崗石一混凝土金屬一混凝土 砂石一混凝土PVC橡膠一金屬耐腐蝕地坪制造中粘 結(jié)構(gòu)及勾縫；地面防滑 和美化、凈化；地板的 鋪設(shè)環(huán)氧一填料一改性胺 環(huán)氧一聚硫橡膠一改 性胺丙烯酸酯一環(huán)氧共聚 乳液維修混凝土、鋼筋、灰漿堤壩、閘門、建筑物的 裂縫、缺損、起殼的修 復(fù)，新舊水泥粘接環(huán)氧一糖醇一改性胺 環(huán)氧一瀝青一改性胺 環(huán)氧一活性石灰一改 性胺裝璜金屬、玻璃、大理石、 瓷磚有機(jī)玻璃、聚碳 酸酯墻面、門面、招牌、廣告牌的安裝和裝潢環(huán)氧一聚氯酯 環(huán)氧一有機(jī)硅橡膠給排水金屬、混凝土管道、水

6、渠襯里，管接 頭密封環(huán)氧一改性芳香胺表1-3環(huán)氧膠粘劑在汽車上的主要用途用途被粘材料粘結(jié)部位典型組成卷邊、點(diǎn)焊鋼板一鋼板發(fā)動(dòng)機(jī)罩、門、行李箱底單組分、環(huán)氧一聚氯酯補(bǔ)強(qiáng)鋼板一FRP門中部環(huán)氧一偏硼酸三甲 酯環(huán)氧一聚酰胺鋼板一發(fā)泡材料門把手結(jié)構(gòu)粘接碳、玻璃纖維，鋼，生 鐵驅(qū)動(dòng)軸、剎車片單組分環(huán)氧原漿料粘結(jié)密封FRP-涂裝鋼板車頂一窗框環(huán)氧一聚硫橡膠裝飾粘接聚丙烯酸酯一聚丙烯后背燈座改性環(huán)氧樹脂(2) 廣泛用于裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。已成為電子工業(yè)不可缺少的重要絕緣材料。(3) 電子級(jí)環(huán)氧模塑料用于半導(dǎo)體元器件的塑封。近年來發(fā)展極快。由于它的性能優(yōu)越， 大有取代傳統(tǒng)的金屬、陶瓷和玻璃封裝

7、的趨勢。(4) 環(huán)氧層壓塑料在電子、 電器領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。 其中環(huán)氧覆銅板的發(fā)展尤其迅速，已成為電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料之一。此外，環(huán)氧絕緣涂料、絕緣膠粘劑和電膠粘劑也有大量應(yīng)用。 工程塑料和復(fù)合材料環(huán)氧工程塑料主要包括用于高壓成型的環(huán)氧模塑料和環(huán)氧層壓塑料，以及環(huán)氧泡沫塑料。環(huán)氧工程塑料也可以看作是一種廣義的環(huán)氧復(fù)合材料。環(huán)氧復(fù)合材料主要有環(huán)氧玻璃鋼(通用型復(fù)合材料)和環(huán)氧結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，如拉擠成型的環(huán)氧型材、纏繞成型的中空回轉(zhuǎn)體制品和高性能 復(fù)合材料。環(huán)氧復(fù)合材料是化工及航空、航天、軍工等高技術(shù)領(lǐng)域的一種重要的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。 土建材料主要用作防腐地坪、環(huán)氧砂漿和混凝土制品、高級(jí)路面和機(jī)場跑道、

8、快速修補(bǔ)材料、加 固地基基礎(chǔ)的灌漿材料、建筑膠粘劑及涂料等。環(huán)氧樹脂應(yīng)用發(fā)展概況1998年世界環(huán)氧樹脂消費(fèi)量為119.4 X 10 4t年。在過去幾年里年均增長率為3.3 %。其中美國、西歐、日本環(huán)氧樹脂的消費(fèi)量約80X 104t焊，約占世界總消費(fèi)量的 67%。預(yù)計(jì)2005年世界環(huán)氧樹脂總消費(fèi)量將達(dá)到156X 10 4t年，其年均增長率約為3.9 %。由于以上三個(gè)國家及地區(qū)為世界環(huán)氧樹脂主要生產(chǎn)和消費(fèi)者，由此本文只重點(diǎn)分析美國、西歐、日本環(huán)氧樹脂的消費(fèi)構(gòu)成?？偟膩砜矗绹?、西歐主要以涂料為主，日本則以電子、電氣為主。1998年世界主要國家及地區(qū)環(huán)氧樹脂消費(fèi)(X 104t 年)應(yīng)用領(lǐng)域美國西歐日

9、本總計(jì)涂料16.217.05.638.8電子電氣5.78.36.120復(fù)合材料2.42.30.65.3建筑行業(yè)2.44.71.28.3粘合劑1.81.50.94.2其他1.51.20.73.4總計(jì)3035.015.090 國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)及市場分析我國從20世紀(jì)50年代末開始研制生產(chǎn)環(huán)氧樹脂。目前通用型環(huán)氧樹脂產(chǎn)量占90%-95 %。特種環(huán)氧樹脂的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠家約有一百多家。1998年生產(chǎn)能力約為 12X 104t年。20世紀(jì)90年代初期至中期我國環(huán)氧樹脂進(jìn)口量在較大幅度的增長。19941999年我國環(huán)氧樹脂進(jìn)口年均增長率高達(dá)21%進(jìn)口環(huán)氧樹脂主要消費(fèi)在珠江三角

10、洲等沿海地區(qū)。近幾年進(jìn)口的環(huán)氧樹脂中主要是電工澆鑄專用環(huán)氧樹脂，電子無器件封裝用環(huán)氧樹脂，粉末涂料和汽車用泳漆用環(huán)氧樹脂。我國環(huán)氧樹脂主要從臺(tái)灣、日本、美國、韓國進(jìn)口。1998年海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，以上四個(gè)國家和地區(qū)岀口到中國的環(huán)氧樹脂占中國總進(jìn)口量的89%中國環(huán)氧樹脂岀口量近幾年穩(wěn)中有升，但漲幅不大。中國環(huán)氧樹脂進(jìn)岀口詳見表1-8。我國近幾年環(huán)氧樹脂產(chǎn)量、進(jìn)出口及表觀消費(fèi)（萬噸）年代產(chǎn)量進(jìn)口出口表觀消費(fèi)19941.93.20.045.0619954.03.30.077.2319963.64.60.138.0719974.25.80.269.7419985.07.30.3811.9219996.

11、09.80.4116.2120008.5-1998年我國環(huán)氧樹脂主要進(jìn)岀口國家和地 區(qū)及進(jìn)口量 （噸）國家的地區(qū)進(jìn)口量岀口量國家和地區(qū)進(jìn)口量岀口量中國臺(tái)灣省3390520泰國840-日本1345418香港8312611美國88027加拿大676-韓國860562英國480-瑞士232-馬來西亞26612德國15401法國43810荷蘭1187-其它781470新加坡867-合計(jì)725094011我國環(huán)氧樹脂消費(fèi)領(lǐng)域與國外基本相同，主要分為以下幾個(gè)領(lǐng)域。涂料行業(yè)、復(fù)合材料、電子電氣行業(yè)、粘合劑、其他。1998年全國環(huán)氧樹脂總消費(fèi)量為12萬噸/年，其中大部分是通用型環(huán)氧樹脂，特種和功能型環(huán)氧樹脂消

12、費(fèi)比例較低。1998年其他領(lǐng)域消費(fèi)環(huán)氧樹脂約為0.1萬噸，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到0.3萬噸。國內(nèi)環(huán)氧樹脂消費(fèi)構(gòu)成（X萬噸/年）應(yīng)用領(lǐng)域涂料復(fù)合材料電子、電氣粘合劑其他總計(jì)1998年消費(fèi)量5.54.51.50.40.112環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)開發(fā)動(dòng)向環(huán)氧樹脂技術(shù)開發(fā)動(dòng)向向高性能化、高附加值發(fā)展，重視環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)的安全性。特殊 結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂和助劑產(chǎn)品向著精細(xì)化、 功能化、 能在特殊環(huán)境下固化發(fā)展。 固化產(chǎn)物具有高韌性、 高強(qiáng)度、耐輻照、耐高低溫方向發(fā)展。由此特種樹脂、固化劑、稀釋劑的品種將會(huì)有更大發(fā)展， 形成多品種小批量的生產(chǎn)格局。 隨著高分子物理學(xué)近期的發(fā)展， 品種的發(fā)展已集中于采用化學(xué)或 非化學(xué)合

13、成的方法，通過共混、合金的手段來制得環(huán)氧-橡膠、環(huán)氧 -熱塑性塑料、各種有機(jī)無機(jī)的填充料復(fù)合物以及環(huán)氧樹脂基無機(jī)納米復(fù)合材料。涂料環(huán)氧涂料的發(fā)展趨勢是降低話染、 提高質(zhì)量和安全性、 開拓功能住。 重點(diǎn)開發(fā)罐用涂料 t 防腐 涂料、功能性涂料和環(huán)保型涂料及其推廣應(yīng)用。 特別是其中水性環(huán)氧體系的品種開發(fā)和質(zhì)量提高， 將會(huì)在汽車工業(yè) （如電泳涂料 ）、家電行業(yè)、 食品行業(yè) （如罐用涂料 ）、化學(xué)工業(yè) （ 如防腐涂料 ）、建筑 行業(yè) （如地坪涂料、建筑膠黏劑、環(huán)氧砂漿及混凝土）等應(yīng)用領(lǐng)域獲得突破性進(jìn)展。電子材料 隨著電子設(shè)備向小型化、輕量化、高性能化和高功能化的發(fā)展，電子器件也相應(yīng)向高集成化、 薄型化

14、、多層化方向發(fā)展，因此要求提高環(huán)氧封裝材料和覆銅扳的耐熱性、介電性能和韌性， 降 低吸水性和內(nèi)應(yīng)力。 當(dāng)前開發(fā)的重點(diǎn)是高純度、 高耐熱性、 低吸水性和高韌性的環(huán)氧樹脂和固化 劑。例如在環(huán)氧樹脂和固化劑中引入案、雙環(huán)戊二烯、聯(lián)苯、聯(lián)苯醚、芴等骨架可大大提高環(huán)氧 固化物的耐部件和電性能， 降低明水率。 此外、 開演陰燃環(huán)氣體系的研究開發(fā)也引起園內(nèi)外的極 大關(guān)注。 高性能環(huán)氧復(fù)合材料 高性能環(huán)氧復(fù)合材料的研究重點(diǎn)是提高耐濕熱性、沖擊后壓縮強(qiáng)度及層間力學(xué)性能。為了提 高耐濕熱性，正如同環(huán)氧電子材料那樣，可向環(huán)氧樹脂和固化劑中引入荼、雙環(huán)戊二烯、聯(lián)苯、 聯(lián)苯醚、 苗等骨架。 為了提高沖擊后壓縮強(qiáng)度和居間

15、力學(xué)性能， 可采用提高環(huán)氧固化物斷裂韌性 的方法， 通常是在環(huán)氧樹脂中加入橡膠或耐熱性熱塑性樹脂， 形成海島結(jié)構(gòu)或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多 相體系。 防火性環(huán)氧材料 惡性火災(zāi)的不斷發(fā)生使人們逐漸認(rèn)識(shí)到材料僅具有阻燃性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到防止火災(zāi)的目的。 對(duì)飛機(jī)材料率先提出應(yīng)具有防火性要求，即具有難燃（阻燃 ）、少煙、低毒 （產(chǎn)生的氣體毒性小 ） 、低熱釋放率等性能要求。防火性環(huán)氧材料的研制開發(fā)，不僅對(duì)航空、航天，而且對(duì)車輛、船舶、 家電、高層及公共場所建筑等領(lǐng)域都具有極大的重要性。 液晶環(huán)氧樹脂 液晶環(huán)氧樹脂是一種高度分子有序、深度分子交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，它融合了液晶有序與網(wǎng)絡(luò) 交聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，與普通環(huán)氧樹脂相比

16、，其耐熱性、耐水性和耐沖擊性都大為改善， 可以用來制備高 性能復(fù)合材料；同時(shí)，液晶環(huán)氧樹脂在取向方向上線膨脹系數(shù)小， 而且其介電強(qiáng)度高、 介電損耗 小，可以使用在高性能要求的電子封裝領(lǐng)域， 是一種具有美好應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)和功能材料， 受到 國內(nèi)外的重視。液晶環(huán)氧樹脂的研究開始較晚，尚不成熟。從理論角度而言，固化工藝對(duì)固化過程中體系有 序度的影響是值得深入研究的一個(gè)問題。 初始反應(yīng)體系的相態(tài)可以影響反應(yīng)速度， 而反應(yīng)速度的 快慢也影響到固化樹脂的有序度， 需要有確切的有序度和交聯(lián)度的數(shù)據(jù)， 目前尚未解決。 從性能 研究和開發(fā)角度而言， 尚未有系統(tǒng)地表征液晶環(huán)氧樹脂力學(xué)和電性能的報(bào)道， 同時(shí)， 利用

17、液晶環(huán) 氧樹脂對(duì)普通環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性是實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂高性能化的一個(gè)可行途徑，具有重要的應(yīng)用價(jià) 值。 環(huán)氧樹脂無機(jī)納米復(fù)合材料納米材料和納米復(fù)合材料是近 20 年來迅速發(fā)展起來的一種新型高性能材料， 是當(dāng)今新材料研 究中活力最大、 對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展有十分重要影響的領(lǐng)域。 日本把它列為材料科學(xué)四大研究 任務(wù)之一，美國 “星球大戰(zhàn) ”、歐洲“尤里卡 ”計(jì)劃均將它列為重點(diǎn)項(xiàng)目，我國在攀登計(jì)劃中也設(shè)立 了納米材料學(xué)科組。納米材料是一種超細(xì)粒子材料，其粒徑為 1-l00mm 。因此，它的比表面積很 大，表面能很高，表面原子嚴(yán)重配位不足，具有很強(qiáng)的表面活性和超強(qiáng)吸附能力。并具有常規(guī)材 料所不具有的特殊性能

18、，如體積效應(yīng)、 量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)等。 從 而使納米材料具有微波吸收性能、高表面活性、強(qiáng)氧化性、超順磁性等，以及特殊的光學(xué)性質(zhì)、 催化性質(zhì)、光催化性質(zhì)、光電化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及特殊的物理機(jī)械 性質(zhì)。 納米材料的應(yīng)用將是傳統(tǒng)材料， 尤其是功能材料的一次革命。 納米材料用于復(fù)合材料中也 將使復(fù)合材料的發(fā)展產(chǎn)生難以預(yù)料的巨大變化。納米復(fù)合材料 (nanocomposite) 可分為兩大類，一 類是由金屬 /陶瓷、金屬 /金屬、陶瓷 / 陶瓷組成的無機(jī)納米復(fù)合材料；另一類是由聚合物/無機(jī)、聚合物 /聚合物組成的聚合物納米復(fù)合材料。聚合物納米復(fù)合材料的研究起步較晚，但近2 3 年發(fā)展相當(dāng)迅速。用于環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的無機(jī)納米材料有Si02、Ti02、Al 2O3、CaCO3、ZnO 、黏土等。初步研究結(jié)果表明，納米材料能大大提高環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性、韌性、抗 劃痕能