環(huán)氧樹(shù)脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域分析

1、環(huán)氧樹(shù)脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)氧樹(shù)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(guó)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(shù)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F生和電絕緣性。(4) 漆膜保色性較好。但是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂涂料主要用作防腐蝕漆、金屬底

2、漆、絕緣漆，但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂制成的涂料可以用于戶外。 膠粘劑環(huán)氧樹(shù)脂除了對(duì)聚烯坯等非極性塑料粘結(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(wàn)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(shù)脂膠粘劑的主要用途見(jiàn)表1、表1及表13。表環(huán)氧樹(shù)脂膠粘 劑的主要用途應(yīng)用領(lǐng)域被粘材料主要特征主要用途土木建筑混凝土，木， 金屬，玻璃， 熱固忤舉低黏度，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)，建筑結(jié)構(gòu)加固。電子電器金

3、屬、陶瓷，電絕緣性、耐濕 玻璃，F(xiàn)RP等性，耐熱沖擊 勢(shì)固性塑料性，耐熱性，低腐蝕性電子元件，集成電路，液晶屏，光盤(pán)，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，熱固評(píng)舉料FRF(纖維增強(qiáng)塑料)耐熱*耐沖擊，1耐濕性，耐疲勞，耐輻射線冋種金屬、異種金屬的粘接，蜂窩芯和金屬的粘接，復(fù)合 材料，配電盤(pán)的粘接汽車機(jī)械金屬，熱固件舉料，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)、安裝金屬，木，體育用品玻璃，熱固件發(fā)料，F(xiàn)RF耐久性，耐沖擊性滑雪板，高爾夫球桿，網(wǎng)球拍1金屬，玻璃，其他陶瓷低毒性，不泛黃文物修補(bǔ)，家庭用

4、電子電器材料由于環(huán)氧樹(shù)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(zhǎng)、 懸臂梁加粗、橋梁加 固、路面設(shè)施敷設(shè)環(huán)氧一稀釋劑

5、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(shù)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(mén)、建筑物的 裂縫、缺損、起殼的修 復(fù)，新舊水泥粘接環(huán)氧-糖醇改性胺環(huán) 氧_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(mén)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、水渠襯里，管接頭密封環(huán)氧一改性芳香胺表

6、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(mén)、行李箱底單組分、環(huán)氧聚氯酯補(bǔ)強(qiáng)鋼板一 FRP門(mén)中部鋼板一發(fā)泡材料門(mén)把手環(huán)氧一偏硼酸三甲酯環(huán)氧一聚酰胺結(jié)構(gòu)粘接碳、玻璃纖維，鋼 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壞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(shù)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(lái)發(fā)展極快。由于它的性能優(yōu)越，大有取代傳統(tǒng) 的金屬、陶瓷和玻璃封裝的趨勢(shì)。(4) 環(huán)氧層壓塑料在電子、電器領(lǐng)

7、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(chǎng)跑道、快速修補(bǔ)材料、加固地基基礎(chǔ)的灌 漿材料、建筑

8、膠粘劑及涂料等。環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用發(fā)展概況1998年世界環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)量為119.4 X 10幷年。在過(guò)去幾年里年均增長(zhǎng)率為3.3 %。其中美國(guó)、西歐、日本環(huán)氧樹(shù)脂的消費(fèi)量約80X 10牡焊，約占世界總消費(fèi)量的67%。預(yù)計(jì)2005年世界環(huán)氧樹(shù)脂總消費(fèi)量將達(dá)到156X 10牡年，其年均增長(zhǎng)率約為3.9 %。由于以上三個(gè)國(guó)家及地區(qū)為世界環(huán)氧樹(shù)脂主要生產(chǎn)和消費(fèi)者，由此本文只重點(diǎn)分析美國(guó)、西歐、日本環(huán)氧樹(shù)脂的消費(fèi)構(gòu)成。總的來(lái)看，美國(guó)、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(guó)家及地區(qū)環(huán)氧樹(shù)脂消 費(fèi)(X 104t 年)應(yīng)用領(lǐng)域美國(guó)西歐日本總計(jì)涂料16.217.05.638.8電子電氣5.7

9、8.36.120復(fù)合材料2.42.30.65.3建筑行業(yè)2.414.7 J1.28.3粘合劑1.81.50.94.2其他1.51.2,73.4總計(jì)3035.015.090 國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)及市場(chǎng)分析我國(guó)從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始研制生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂。目前通用型環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量占90%-95 %。特種環(huán)氧樹(shù)脂的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)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(guó)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)口量在較大幅度的增長(zhǎng)。19941999年我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)口年均增長(zhǎng)率高達(dá)21 %進(jìn)口環(huán)氧樹(shù)脂主要消費(fèi)在珠江三角洲等沿海地區(qū)。近幾年進(jìn)口的環(huán)氧樹(shù)脂中主要是電工澆鑄

10、專用環(huán)氧樹(shù)脂，電子無(wú)器件封裝用環(huán)氧樹(shù)脂，粉末涂料和汽車用泳漆用環(huán)氧樹(shù)脂。我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂主要從臺(tái)灣、日本、美國(guó)、韓國(guó)進(jìn)口。1998年海尖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，以上四個(gè)國(guó)家和地區(qū)岀口到中國(guó)的環(huán)氧樹(shù)脂占中國(guó)總進(jìn)口量的89%中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂岀口量近幾年穩(wěn)中有升，但漲幅不大。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)岀口詳見(jiàn)表18。我國(guó)近幾年環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量、進(jìn)出口及表 觀消費(fèi)（萬(wàn)噸）年代產(chǎn)皿進(jìn)口出口表觀消費(fèi)19941.93.20.045.0619954.03.30.077.2319963.64.60.138.0719974.25.80.269.7419985.07.30.3811.9219996.09.80.4116.2120008.5-1998

11、年我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂主要進(jìn)岀口國(guó)家和地 區(qū)及進(jìn)口 量（噸）國(guó)家的地區(qū)進(jìn)口量岀口量國(guó)家和地區(qū)進(jìn)口量岀口量中國(guó)臺(tái)灣省3390520泰國(guó)840-日本1345418香港8312611美國(guó)88027加拿大676-韓國(guó)860562英國(guó)480-瑞上232-馬來(lái)兩亞26612德國(guó)15401法國(guó)43810荷蘭1187-其它781470新加坡867-合計(jì)725094011我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)領(lǐng)域與國(guó)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(guó)環(huán)氧樹(shù)脂總消費(fèi)量為12萬(wàn)噸/年，其中大部分是通用型環(huán)氧樹(shù)脂，特種和功能型環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)比例較低。1998年其他領(lǐng)域消費(fèi)環(huán)氧樹(shù)脂約為0.

12、1萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到0.3萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)構(gòu)成 （X萬(wàn)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)5.54.51.50.40.112量環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)動(dòng)向環(huán)氧樹(shù)脂技術(shù)開(kāi)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(shù)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(shù)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)合成的方法，通過(guò)共混、合金的手段來(lái)制得環(huán)氧橡 膠、環(huán)氧熱塑性

13、塑料、各種有機(jī)無(wú)機(jī) 的填充料復(fù)合物以及環(huán)氧樹(shù)脂基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料。 涂料環(huán)氧涂料的發(fā)展趨勢(shì)是降低話染、提高質(zhì)量和安全性、開(kāi)拓功能住。重點(diǎn)開(kāi)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(kāi)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、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

14、和內(nèi)應(yīng)力。 當(dāng)前開(kāi)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(shù)脂和固化劑。例如在環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑中引入 案、雙環(huán)戊二烯、聯(lián)苯、聯(lián)苯醜、藥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(kāi)演 陰燃環(huán)氣體系的研究開(kāi)發(fā)也引起園內(nèi)外的極大矢注。 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(shù)脂和固化劑中引入荼、雙環(huán)戊二烯、聯(lián)苯、聯(lián)苯醍、 苗等骨架。為了提高沖擊后壓縮強(qiáng)度和居間力學(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(shù)脂中加入橡膠或耐熱性熱塑性樹(shù)脂，形成海島結(jié)

15、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(kāi)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(chǎng)所建筑等領(lǐng)域都具有極大的重要性。 液晶環(huán)氧樹(shù)脂 液晶環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂相比，其耐熱性、耐水性和耐沖擊性都大為改善，可以用來(lái)制備高性能復(fù)合材料；同 時(shí)，液晶環(huán)氧樹(shù)脂在取向方向上線膨脹系數(shù)小，而且其

16、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(guó)內(nèi)外的重視。液晶環(huán)氧樹(shù)脂的研究開(kāi)始較晚，尚不成熟。從理論角度而言，固化工藝對(duì)固化過(guò)程中體系有序度的影響是值得 深入研究的一個(gè)問(wèn)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(shù)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(kāi)發(fā)角度而言，尚未有系統(tǒng)地表征 液晶環(huán)氧樹(shù)脂力學(xué)和電性能的報(bào)道，同時(shí)，利用液晶環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)普通環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性是實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料納米材料和納米復(fù)合材料是近2

17、0年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)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(lái)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(guó)“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(guó)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，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)、

18、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(wú)機(jī)納米復(fù)合材料；另一類是由聚合物/無(wú)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(shù)脂納米復(fù)合材料的無(wú)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、抗劃痕能力等性 能，能同時(shí)達(dá)到提高耐熱性和韌性的效果。當(dāng)前環(huán)氧納米復(fù)合材料的研究重點(diǎn)是納米材料在基體中均勻分散的 方法；復(fù)合方法、復(fù)合效應(yīng)、復(fù)合規(guī)律和復(fù)合機(jī)理的研究；環(huán)氧納米復(fù)合材料的應(yīng)用研究。納米材料和技術(shù)為 環(huán)氧涂料、膠粘劑、電子材料、塑料、復(fù)合材料和功能材料的發(fā)展增添了高科技含量，開(kāi)辟了一條新的途徑， 必將使環(huán)氧材料的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生巨大的變化。 蔗糖基環(huán)氧單體和環(huán)氧化合物兩組蔗糖基環(huán)氧單體，命名為環(huán)氧烯丙基蔗糖(EAS)和環(huán)氧丁烯基蔗糖 (ECS)，分別由辛烷氧基辛丙基蔗糖(OAS)和辛烷氧基丁烯基蔗糖(OCS)環(huán)氧化制備。合成和結(jié)構(gòu)特性研究