環氧樹脂:高分子聚合物-中文百科頻道

基本簡介

凡分子結構中含有環氧基團的高分子化合物統稱為環氧樹脂。固化後的環氧樹脂具有良好的物理、化學性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩定，因而廣泛應用于國防、國民經濟各部門，作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、塗料等用途。

基本分類

分類标準

環氧樹脂的分類目前尚未統一，一般按照強度、耐熱等級以及特性分類，環氧樹脂的主要品種有16種，包括通用膠、結構膠、耐溫膠、耐低溫膠、水中及潮濕面用膠、導電膠、光學膠、點焊膠、環氧樹脂膠膜、發泡膠、應變膠、軟質材料粘接膠、密封膠、特種膠、潛伏性固化膠、土木建築膠16種。

其他分類

對環氧樹脂膠黏劑的分類在行業中還有以下幾種分法：

1、按其主要組成分為純環氧樹脂膠黏劑和改性環氧樹脂膠黏劑；

2、按其專業用途分為機械用環氧樹脂膠黏劑、建築用環氧樹脂膠黏劑、電子眼環氧樹脂膠黏劑、修補用環氧樹脂膠黏劑以及交通用膠、船舶用膠等；

3、按其施工條件分為常溫固化型膠、低溫固化型膠和其他固化型膠；

4、按其包裝形态可分為單組分型膠、雙組分膠和多組分型膠等；

還有其他的分法，如無溶劑型膠、有溶劑型膠及水基型膠等。但以組分分類應用較多。

物質特性

環氧樹脂具有仲羟基和環氧基，仲羟基可以與異氰酸酯反應。環氧樹脂作為多元醇直接加入聚氨酯膠黏劑含羟基的組分中，使用此方法隻有羟基參加反應，環氧基未能反應。

用酸性樹脂的、羧基，使環氧開環，再與聚氨酯膠黏劑中的異氰酸酯反應。還可以将環氧樹脂溶解于乙酸乙酯中，添加磷酸加溫反應，其加成物添加到聚氨酯膠黏劑中;膠的初黏;耐熱以及水解穩定性等都能提高還可用醇胺或胺反應生成多元醇，在加成物中有叔氮原子的存在，可加速NCO反應。

用環氧樹脂作多羟基組分結合了聚氨酯與環氧樹脂的優點，具有較好的粘接強度和耐化學性能，制造聚氨酯膠黏劑使用的環氧樹脂一般采用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品種。

如何保養

工廠清潔管理，覆蓋方方面面，自環氧地坪進入中國10多年，從研發、推廣、直到普及應用領域十分廣範，而且已經由工業地坪向公共娛樂場所、商場、學校商用領域應用。環氧地坪不但天生就帶有耐磨、抗壓、防塵、易清潔、防黴、防水、防腐蝕等特點，更能帶來美觀新穎的工作環境。但施工價格也不菲，所以後期的清潔和養護有利于延長地坪的使用壽命，減少翻修率，保證生産的順利進行，地坪的養護跟設備的維護保養同樣重要。

長期以來，傳統的人工沖洗、掃地、拖地都不能有效清理處理每天産生的粉塵和污垢。

沖洗：不能洗刷地面粘性污垢，而大量水流水分增内室内停車場的濕度，在室内空間不易散發，長期容易對設備、設施、車輛會有一定的侵蝕；

掃地：更不能清掃地面粘性污垢，浮塵地面更容易會産生揚塵，造成二次污染物；

拖地：僅能将20%浮塵帶走，隻能均勻地将污垢拖塗在地面上，“拖地”實際上“是一種長期均勻性的污染”，同樣不能清理地面上粘性污垢，也不徹底清潔地面。

對于工廠車間每天生産都會在工作周邊不斷産生工業垃圾、油污、鐵屑、砂粒等固液體滲雜物，如不及時清掃,散亂的硬物碾磨地面會造成地面磨損；工業吸塵器有效解決這樣的作業環境，将吸塵器固定于生産設備旁，定時或長期開啟吸塵器将工業垃圾吸走（備注目前很多混亂了商業吸塵和工業吸塵的概念）。地面清洗可使用全自動洗地機，清洗地面的同時吸幹地面污水，洗地吸幹一步到位。這不但能快速清理垃圾提高生産效果，更能為員工提供一個潔淨的工作環境，而且延長環氧地坪的使用壽命。

何耐腐蝕

基本概述

環氧樹脂作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗滲漏好、強度高等特點，同時具有附着力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性，而且價格适中。采用這類材料的防腐蝕工程一般包括：樹脂膠料輔襯的玻璃鋼整體面層和隔離層，樹脂膠泥和砂漿鋪砌的塊材面層，樹脂膠泥勾縫與灌縫的塊材面層，樹脂稀膠泥或砂漿制作的單一與複合的整體面層及隔離層，樹脂玻璃鱗片膠泥面層等等。

選用的材料品種不同，防腐蝕工程的最終産品功能以及适用範圍将有很大不同。專家介紹說，防腐蝕工程中常用的環氧樹脂除單獨使用外，還可以和不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂和呋喃樹脂等樹脂複合使用，形成複合構造以充分發揮各自的長處、降低成本、提高産品質量、方便施工。也可與其他樹脂改性形成改性樹脂，改性的方法有物理法和化學法。

環氧煤焦油屬于較為典型的環氧樹脂物理改性産物，使其性能介于環氧樹脂和煤焦油之間。物理改性樹脂中次要樹脂一般占總量的30～50%；樹脂進行化學改性後其産物的性能已經發生了根本變化，乙烯基酯樹脂實質是最典型的環氧化學改性樹脂。有時用綜合性能較好的2種或兩種以上樹脂材料，根據各自的特點在工程的不同部位統一部位的不同構造，依次進行施工可以産生單一材料難以達到的顯着效果。

材料組成

環氧樹脂防腐材料主要由以下材料組成。

一是環氧樹脂，指含有環氧基的聚合物之統稱，主要适用于腐蝕性不太強的介質，耐堿性能較突出也能耐一般酸(除氫氟酸外)腐蝕，國外防腐蝕市場對環氧樹脂的需用量已經大大減少，主要原因在于耐蝕樹脂方面不飽和聚酯樹脂已經迅速發展、且品種較多，國内市場由于不飽和聚酯樹脂起步較晚，因此環氧樹脂仍是防腐蝕領域的主要樹脂品種之一。環氧樹脂的主要特點是粘結強度高、收縮率低、産品脆性大、價格較高，常溫固化的樹脂使用溫度不超過80℃。

二是環氧樹脂的固化劑，有胺類、酸酐類、樹脂類化合物等幾大品種，其中胺類化合物最為常用，它又可以分為脂肪胺、芳香胺及改性胺等幾類，由于乙二胺、間苯二胺、苯二甲胺、聚酰胺、二乙烯三胺等化合物的毒性、氣味較大，因此逐步被無毒、低毒的新型固化劑(如：T31．590、C20等)替代，這類固化劑對潮濕基層甚至水下也可以固化，所以日益引起人們的重視和好評。

三是稀釋劑，環氧樹脂的稀釋通常用非活性稀釋劑如：乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯等，2種非活性稀釋劑可以混合使用，有時為了降低固化成品的收縮率、減少孔隙和龜裂也使用活性稀釋劑，如環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷苯基醚、多縮水甘油醚等。

四是增塑劑、增韌劑，單純的環氧樹脂固化後較脆、沖擊韌度、抗彎強度及耐熱性能較差，常用增塑劑、增韌劑來使樹脂增加可塑性、改善韌性、提高抗彎強度和沖擊韌度。

五是填充料，粉料、細骨料、粗骨料、玻璃鱗片統稱為填充料，加入适當的填充料可以降低制品的成本、改善其性能，在膠液中填充料的用量一般為樹脂用量的20～40%(重量)，配制膩子時加入量可較多些，一般可為樹脂用量的2～4倍，常用的粉料為石英粉、瓷粉，此外還有石墨粉、輝綠岩粉、滑石粉、雲母粉等。

樹脂選擇

用途選擇

作粘接劑時最好選用中等環氧值（0.25-0.45）的樹脂，如6101．634；作澆注料時最好選用高環氧值（>0.40）的樹脂，如618．6101；作塗料用的一般選用低環氧值（<0.25）的樹脂，如601．604．607．609等。

機械強度

環氧值過高的樹脂強度較大，但較脆；環氧值中等的高低溫度時強度均好；環氧值低的則高溫時強度差些。因為強度和交聯度的大小有關，環氧值高固化後交聯度也高，環氧值低固化後交聯度也低，故引起強度上的差異。

操作要求

不需耐高溫，對強度要求不大，希望環氧樹脂能快幹，不易流失，可選擇環氧值較低的樹脂；如希望滲透性也，強度較好的，可選用環氧值較高的樹脂。

固化階段

操作時間

操作時間（也是工作時間或使用期）是固化時間的一部份，混合之後，樹脂/固化劑混合物仍然是液體和可以工作及适合應用。為了保證可靠的粘接，全部施工和定位工作應該在固化操作時間内做好。

進入固化

混合物開始進入固化相（也稱作熟化階段），這時它開始凝膠或“突變”。這時的環氧沒有長時間的工作，可能也将失去粘性。在這個階段不能對其進行任何幹擾。它将變成硬橡膠似的軟凝膠物，你用大拇指将能壓得動它。

因為這時混合物隻是局部固化，新使用的環氧樹脂仍然能與它化學鍊接，因此該未處理的表面仍然可以進行粘接或反應。無論如何，接近固化的混合物這些能力在減小

最終固化

環氧混合物達到固化變成固體階段，這時能砂磨及整型。這時你用大拇指已壓不動它，在這時環氧樹脂約有90%的最終反應強度，因此可以除去固定夾件，将它放在室溫下維持若幹天使它繼續固化。

這時新使用的環氧樹脂不能與它進行化學鍊接，因此該環氧表面必須适當地進行預處理如打磨，才能得到好的粘接機械強度。

工程塑料

環氧工程塑料主要包括用于高壓成型的環氧模塑料和環氧層壓塑料，以及環氧泡沫塑料。環氧工程塑料也可以看作是一種廣義的環氧複合材料。環氧複合材料主要有環氧玻璃鋼(通用型複合材料)和環氧結構複合材料，如拉擠成型的環氧型材、纏繞成型的中空回轉體制品和高性能複合材料。環氧複合材料是化工及航空、航天、軍工等高技術領域的一種重要的結構材料和功能材料。

行業簡介

基本概況

随着中國國民經濟快速、穩健發展，環氧樹脂行業也得到了長足進步，從20世紀末的起步到今天的騰飛，中國環氧樹脂業隻用了5年多時間，期間生産量由2000年的6萬噸增加到2005年的30萬噸以上；消費量由2000年的18萬噸增加到2005年的65萬噸，年均增長率達30%。中國事實上已經成為全球環氧樹脂的主要增長力量，推動全球環氧樹脂産業保持較高增長。

中國環氧樹脂生産廠家衆多，但萬噸級規模以上的企業為數不多。中國環氧樹脂主要生産企業有廣州宏昌電子材料工業有限公司、巴陵石化嶽陽石油化工總廠、藍星星辰新材料有限公司、廣東汽巴高分子化工有限公司、江蘇三木集團公司、大連齊化化工有限責任公司、無錫迪愛生環氧有限公司等。

1996年中國進口環氧樹脂4.08萬噸，2005年達到26萬噸，9年間年均增長超過20%，增長速度非常迅速。随着國内産能的迅速增加，2004年以來進口量逐漸保持平穩。國内環氧樹脂企業生産能力增強的同時，也使得中國環氧樹脂的出口量逐年增高，1996年出口量為8600噸，2005年提高到77817噸。

國内大部分環氧樹脂企業生産技術與國外先進工藝相比尚有一定差距。存在的主要問題是生産裝置規模不夠經濟、産品專用性較低、産品質量穩定性差。此外，産品售後服務及應用的方便程度上也有待提高。

盡管如此，巨大的市場潛力仍為國内企業提供了生存和發展空間。預計未來中國環氧樹脂産能還将進一步增長。未來5-10年，中國環氧樹脂行業将會進一步規範化，生産成本過高、環保不合格、産品檔次低的企業将被淘汰。到2010年中國環氧樹脂産能将維持在60萬-70萬噸，國内市場仍有一定的缺口。同時，國内支柱産業加快發展給環氧樹脂行業帶來無限商機，如汽車領域，信息産業，能源、交通運輸、建築産業，這些發展方興未艾的支柱産業都是應用環氧樹脂的生力領域，會對環氧樹脂帶來巨大的市場需求。

發展簡史

環氧樹脂的發明曾經曆了相當長的時期。早在1891年，德國的Lindmann用對苯二酚與環氧氯丙烷反應，縮聚成樹脂并用酸酐使之固化。但是它的使用價值沒有被揭示。1930年，瑞士的Pierre Castan和美國的S.O.Greenlee進一步進行研究，用有機多元胺使上述樹脂固化，顯示出很高粘接強度，這才引起了人們的重視。廣泛地講，環氧樹脂可以從含有鍊烯基的母體化合物合成，也可以從含有活性氫原子的母體化合物合成。

20世紀初首先報導了烯烴的環氧化，但直到20世紀40年代中期，Swern和他在美國農業部的合作夥伴開始研究聚不飽和天然油的環氧化時，此項技術也僅應用于高相對分子質量單環氧化合物的生産并引起廣泛的工業化規模開發的興趣。10年之後才應用于環氧樹脂合成技術之中。大約在20世紀20年代中期已經報導了雙酚A與環氧氯丙烷反應産物，15年後首創了不穩定的環氧化脂肪胺中間産物的生産技術。1933年德國的Schlack研究現代雙酚A環氧樹脂同雙酚A的分離技術。

優缺對照

優點

1．單獨的環氧樹脂應用價值很低，它需要與固化劑配合使用才有實用價值。

2．高粘接強度：在合成膠粘劑中環氧樹脂膠的膠接強度居前列。

3．固化收縮率小，在膠粘劑中環氧樹脂膠的收縮率最小，這也是環氧樹脂膠固化膠接高的原因之一。

4．耐化學性能工好：在固化體系中的醚基、苯環和脂肪羟基不易受酸堿侵蝕。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用兩年；而在50%H2SO4和10%HNO3常溫浸泡半年；10%NaOH（100℃）浸泡一個月，性能保持不變。

5．電絕緣性優良：環氧樹脂的擊穿電壓可大于35kv/mm。

6．工藝性能良好、制品尺寸穩定、耐性良好和吸水率低。