環氧樹脂

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環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物,除個別外,它們的相對分子質量都不高。環氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為其特徵,環氧基團可以位於分子鏈的末端、中間或成環狀結構。由於分子結構中含有活潑的環氧基團,使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物。

簡介

  英文術語:epoxy Resin   CAS編號 38891-59-7   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。固化后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,製品尺寸穩定性好,XX高,柔韌性較好,對鹼及大部分溶劑穩定,因而廣泛應用於國防、國民經濟各部門,作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、塗料等用途。   我國自1958年開始對環氧樹脂進行了研究,並以很快的速度投入了工業生產,至今已在全國各地蓬勃發展,除生產普通的雙酚A-環氧氯丙烷型環氧樹脂外,也生產各種類型的新型環氧樹脂,以滿足國防建設及國家經濟各部門的急需。

環氧樹脂的分類

  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、水下,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、涉嫌被固化膠、土木建築膠16種:   目前對環氧樹脂膠黏劑的分類在行業中還有以下幾種分發:   1按其主要組成 分為純環氧樹脂膠黏劑和和改型環氧樹脂膠黏劑;   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按其包裝形態 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。但目前以組分分類應用較多。

特性

  環氧樹脂具有伸羥基和環氧基,伸羥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羥基的組分中,使用此方法只有羥基參加反應,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。還可以將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0 r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。   用環氧樹脂作多羥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,製造聚氨酯膠黏劑使用的環氧樹脂一般採用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品種。

改性的方法

  1. 選擇固化劑;   2. 添加反應性稀釋劑;   3. 添加填充劑;   4. 添加別種熱固性或熱塑性樹脂;   5. 改良環氧樹脂本身。

如何清洗環氧樹脂地面

  在現代工業領域另一個常見的問題是工業廠房和倉庫的地面清洗依舊使用著過時的方法,往往由工人用傳統的清掃。用水管、掃帚清理大面積的工業地坪,這種清掃方法,不僅浪費水資源還需要大量的體力,甚至會刮花地面,最終卻達不到理想的效果。正確的使用方法可使地面常保如新,並且延長使用年限。那麼有什麼辦法既可以節省勞力又能達到完美的清洗效果了?您可以先看以下的一個人工清掃和機器清掃的對比

如何清洗和養護工業地坪

  
與人手清掃方式的對比平方米/小時等同於人手倍數
人手清掃3001
手推式掃地機 (70厘米/3公里/小時)2100×7
駛式掃地機(70厘米/4.5公里/小時)3150×10.5
駛式掃地機(100厘米/6公里/小時)6000×20
駕駛式掃地機(120厘米/8公里/小時)9600×32
駕駛式掃地機(130厘米/15公里/小時)19500×65

性能特點

  (1) 力學性能高。環氧樹脂具有很強的內聚力,分子結構緻密,所以它的力學性能高於酚醛樹脂不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。   (2) 附著力強。環氧樹脂固化體系中含有活性極大的環氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團,賦予環氧固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等極性基材以優良的附著力。   (3) 固化收縮率小。一般為1%~2%。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為8%~10%;不飽和聚酯樹脂為4%~6%;有機硅樹脂為4%~8%)。線脹係數也很小,一般為6×10-5/℃。所以固化后體積變化不大。   (4) 工藝性好。環氧樹脂固化時基本上不產生低分子揮發物,所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合製造無溶劑、高固體、粉末塗料及水性塗料等環保型塗料。   (5) 優良的電絕緣性。環氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。   (6) 穩定性好,抗化學藥品性優良。不含鹼、鹽等雜質的環氧樹脂不易變質。只要貯存得當(密封、不受潮、不遇高溫),其貯存期為1年。超期后若檢驗合格仍可使用。環氧固化物具有優良的化學穩定性。其耐鹼、酸、鹽等多種介質腐蝕的性能優於不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環氧樹脂大量用作防腐蝕底漆,又因環氧樹脂固化物呈三維網狀結構,又能耐油類等的浸漬,大量應用於油槽、油輪、飛機的整體油箱內壁襯裡等。   (7) 環氧固化物的耐熱性一般為80~100℃。環氧樹脂的耐熱品種可達200℃或更高。

生產應用現狀

國內外生產情況

  1.1 世界環氧樹脂生產的地區分佈   環氧樹脂的生產主要集中在中、日、歐三個地區,其他還有韓國、美國、台灣地區、泰國、南非和委內瑞拉等。中國大陸的生產能力約占世界總生產能力的60%。   1.2 世界環氧樹脂生產的壟斷格局   世界環氧樹脂生產,主要由Shell、Dow、Ciba三大巨頭所壟斷,另外日本的東都化成、大日本油墨、日本環氧樹脂製造公司,韓國的國都化學(與日本東都化成合資)等幾家以其先進的生產工藝在世界環氧行業中亦占令人矚目的一席之地。   1.3 國內環氧生產廠商情況   中國環氧樹脂生產廠家有一百多家,但除了岳陽和無錫等少數幾家外,大都規模很小。 由於目前國內環氧樹脂廠大多規模小,牌號品種單一,設備落後,樹脂質量較低;在目前Shell、Dow、Ciba以及日本幾家公司正加緊對中國環氧消費市場滲透搶佔的情況下,國內廠家面臨著極為嚴峻的挑戰。

國內外環氧需求品種

  2.1 世界環氧樹脂的品種牌號   目前,世界上使用最廣泛的品種是雙酚A型環氧,其次是溴化雙酚A型和酚醛型環氧,其它品種生產使用量很小。   2.2 國內環氧消費品種牌號   國內實際生產的環氧樹脂只有雙酚A型的幾個牌號。據統計,1997年全國環氧樹脂需求量約為110kt,生產量約為30kt,進口量約為60kt。國內環氧的生產品種牌號很單一,主要為雙酚A型。 由於國產環氧品質較差,許多要求高的場合須進口國外高品質環氧,如高品質液體環氧、溴化環氧、酚醛環氧等。   2.3 環氧樹脂在各行業的分配   目前環氧樹脂主要用於塗料行業和電子行業。複合材料成型用環氧(主要應用於電子行業的印刷電路板)占四分之一。

市場前景

  中國是全球最大也是最後一塊環氧樹脂市場XX地,中國環氧市場前景十分廣闊。   (1) 汽車工業:是我國四大支柱產業之一,且汽車需求量越來越大,與之配套的電泳漆需環氧樹脂,到2000年約1萬噸,另外維修用漆亦需環氧。   (2)船舶、海洋工業:我國是海洋大國,造船大國,21世紀是海洋的世紀。船舶、碼頭設施、海上建築、鑽井平台、輸油管道、海水養殖設施等等,需要大量的環氧塗料(防腐、防海洋生物污染)。專家預測,2000年我國海洋塗料需4萬t,其中大部分是環氧防腐塗料。   (3)電力工業:我國電力工業規模宏大,且正處於迅速發展階段,所用環氧正以每年60%的增幅擴大。此領域從發電、輸變電到用電都需要環氧,如絕緣材料、乾式變壓器、開關、互感器、水利、水電工程。僅三峽工程就需環氧近2萬t。   (4)電子工業:為我國四大支柱產業之一,發展迅猛。「九五」投資是「八五」投資的1200%。預計2000年,僅溴化環氧一項,即需2萬t。   (5)集裝箱工業:我國集裝箱工業發展迅猛,已成為世界主要集裝箱生產基地(占世界總量的10%~15%)。預計2000年,集裝箱用塗料需3~4萬t,其中主要是環氧樹脂。   (6)食品罐工業:隨著生活水平的提高,食品罐頭、食品貯存容器製造業持續高速發展,罐頭塗料需要越來越多的環氧樹脂。   (7) 就地區來說,長江以南環氧樹脂消費異常活躍,而長江以北消費遲鈍。因此,隨著經濟的發展,長江以北特別是東北地區必然是環氧樹脂的巨大的潛在市場。   (8) 就環氧樹脂的品種來說,環氧粉末塗料、水性環氧塗料前途無量。此兩者是環氧塗料發展的主流。中國是世界第四大粉末塗料生產國,也是亞洲最大的粉末塗料生產國。我國政府已把粉末塗料和水性塗料確定為今後優先發展品種,而水性環氧塗料又在水性塗料行業中占重要地位。

用 量

  根據用戶配方計量添加和使用。

貯 存

  本品在5℃-35℃長期室內保存性能穩定。

包 裝

  25公斤塑料桶包裝。   1. 形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應各種應用對形式提出的要求,其範圍可以從極低的粘度到高熔點固體。   2. 固化方便。選用各種不同的固化劑,環氧樹脂體系幾乎可以在0~180℃溫度範圍內固化。   3. 粘附力強。環氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在,使其對各種物質具有很高的粘附力。環氧樹脂固化時的收縮性低,產生的內應力小,這也有助於提高粘附強度。   4. 收縮性低。環氧樹脂和所用的固化劑的反應是通過直接加成反應或樹脂分子中環氧基的開環聚合反應來進行的,沒有水或其它揮發性副產物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比,在固化過程中顯示出很低的收縮性(小於2%)。   5. 力學性能。固化后的環氧樹脂體系具有優良的力學性能。   6. 電性能。固化后的環氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優良絕緣材料。   7. 化學穩定性。通常,固化后的環氧樹脂體系具有優良的耐鹼性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環氧體系的其它性能一樣,化學穩定性也取決於所選用的樹脂和固化劑。適當地選用環氧樹脂和固化劑,可以使其具有特殊的化學穩定性能。   8. 尺寸穩定性。上述的許多性能的綜合,使環氧樹脂體系具有突出的尺寸穩定性和耐久性。   9. 耐黴菌。固化的環氧樹脂體系耐大多數黴菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。

類型分類

  根據分子結構,環氧樹脂大體上可分為五大類:   1. 縮水甘油醚類環氧樹脂   2. 縮水甘油酯類環氧樹脂   3. 縮水甘油胺類環氧樹脂   4. 線型脂肪族類環氧樹脂   5. 脂環族類環氧樹脂

複合材料

  工業上使用量最大的環氧樹脂品種是上述第一類縮水甘油醚類環氧樹脂,而其中又以二酚基丙烷型環氧樹脂(簡稱雙酚A型環氧樹脂)為主。其次是縮水甘油胺類環氧樹脂。

縮水甘油醚類環氧樹脂

  縮水甘油醚類環氧樹脂是由含活潑氫的酚類或醇類與環氧氯丙烷縮聚而成的。   (1)二酚基丙烷型環氧樹脂 二酚基丙烷型環氧樹脂是由二酚基丙烷與環氧氯丙烷縮聚而成。   工業二酚基丙烷型環氧樹脂實際上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多數的分子是含有兩個環氧基端的線型結構。少數分子可能支化,極少數分子終止的基團是氯醇基團而不是環氧基。因此環氧樹脂的環氧基含量、氯含量等對樹脂的固化及固化物的性能有很大的影響。 工業上作為樹脂的控制指標如下:   ①環氧值。環氧值是鑒別環氧樹脂性質的最主要的指標,工業環氧樹脂型號就是按環氧值不同來區分的。環氧值是指每100g樹脂中所含環氧基的物質的量數。環氧值的倒數乘以100就稱之為環氧當量。環氧當量的含義是:含有1mol環氧基的環氧樹脂的克數。   ②無機氯含量。樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡合作用而影響樹脂的固化,同時也影響固化樹脂的電性能,因此氯含量也環氧樹脂的一項重要指標。   ③有機氯含量。樹脂中的有機氯含量標志著分子中未起閉環反應的那部分氯醇基團的含量,它含量應盡可能地降低,否則也要影響樹脂的固化及固化物的性能。   ④揮發分。   ⑤粘度或軟化點。   (2)酚醛多環氧樹脂 酚醛多環氧樹脂包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環氧樹脂,它與二酚基丙烷型環氧樹脂相比,在線型分子中含有兩個以上的環氧基,因此固化后產物的交聯密度大,具有優良的熱穩定性、力學性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。它們是由線型酚醛樹脂與環氧氯丙烷縮聚而成的。   (3)其它多羥基酚類縮水甘油醚型環氧樹脂 這類樹脂中具有實用性的代表有:間苯二酚型環氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環氧樹脂、四酚基乙烷型環氧樹脂和三羥苯基甲烷型環氧樹脂,這些多官能縮水甘油醚樹脂固化后具有高的熱變形溫度和剛性,可單獨   或者與通用E型樹脂共混,供作高性能複合材料(ACM)、印刷線路板等基體材料。   (4)脂族多元醇縮水甘油醚型環氧樹脂 脂族多元醇縮水甘油醚分子中含有兩個或兩個以上的環氧基,這類樹脂絕大多數粘度很低;大多數是長鏈線型分子,因此富有柔韌性。

其它類型環氧樹脂

  (1)縮水甘油酯類環氧樹脂 縮水甘油酯類環氧樹脂和二酚基丙烷環氧化樹脂比較,它具有粘度低,使用工藝性好;反應活性高;粘合力比通用環氧樹脂高,固化物力學性能好;電絕緣性好;耐氣候性好,並且具有良好的耐超低溫性,在超低溫條件下,仍具有比其它類型環氧樹脂高的粘結強度。有較好的表面光澤度,透光性、耐氣候性好。   (2)縮水甘油胺類環氧樹脂 這類樹脂的優點是多官能度、環氧當量高,交聯密度大,耐熱性顯著提高。目前國內外已利用縮水甘油胺環氧樹脂優越的粘接性和耐熱性,來製造碳纖維增強的複合材料(CFRP)用於飛機二次結構材料。   (3)脂環族環氧樹脂 這類環氧樹脂是由脂環族烯烴的雙鍵經環氧化而制得的,它們的分子結構和二酚基丙烷型環氧樹脂及其它環氧樹脂有很大差異,前者環氧基都直接連接在脂環上,而後者的環氧基都是以環氧丙基醚連接在苯核或脂肪烴上。脂環族環氧樹脂的固化物具有以下特點:①較高的壓縮與拉伸強度;②長期暴置在高溫條件下仍能保持良好的力學性能;③耐電弧性、耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。   (4)脂肪族環氧樹脂 這類環氧樹脂分子結構里不僅無苯核,也無脂環結構。僅有脂肪鏈,環氧基與脂肪鏈相連。環氧化聚丁二烯樹脂固化后的強度、韌性、粘接性、耐正負溫度性能都良好。

使用指南

  環氧樹脂及環氧樹脂膠粘劑本身無毒,但由於在製備過程中添加了溶劑及其它有毒物,因此不少環氧樹脂「有毒」,近年國內環氧樹脂業正通過水性改性、避免添加等途徑,保持環氧樹脂「無毒」本色。環氧樹脂一般和添加物同時使用,以獲得應用價值。添加物可按不同用途加以選擇,常用添加物有以下幾類:(1)固化劑;(2)改性劑;(3)填料;(4)稀釋劑;(5)其它。 其中固化劑是必不可少的添加物,無論是作粘接劑、塗料、澆注料都需添加固化劑,否則環氧樹脂不能固化。由於用途性能要求各不相同,對環氧樹脂及固化劑、改性劑、填料、稀釋劑等添加物也有不同的要求。現將它們的選擇方法簡介於下: (一)環氧樹脂的選擇   1. 從用途上選擇   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。   2. 從機械強度上選擇   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,環氧值高固化后交聯度也高,環氧值低固化后交聯度也低,故引起強度上的差異。   3. 從操作要求上選擇   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。   (二)、固化劑的選擇   1.固化劑種類:   常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺,另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑,加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。   環氧值是鑒定環氧樹脂質量的最主要指標,環氧樹脂的型號劃分就是根據環氧值的不同來區分的。環氧值是指100克樹脂中所含環氧基的克當量數。   環氧樹脂原材料   2.固化劑的用量   (1)胺類作交聯劑時按下式計算:   胺類用量=MG/Hn   式中:   M=胺分子量   Hn=含活潑氫數目   G=環氧值(每100克環氧樹脂中所含的環氧當量數)   改變的範圍不多於10-20%,若用過量的胺固化時,會使樹脂變脆。若用量過少則固化不完善。   (2)用酸酐類時按下式計算:   酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:   M=酸酐分子量   G=環氧值(0.6~1)為實驗係數   3. 選擇固化劑的原則:固化劑對環氧樹脂的性能影響較大,一般按下列幾點選擇。   (1)、從性能要求上選擇:有的要求耐高溫,有的要求柔性好,有的要求耐腐蝕性好,則根據不同要求選用適當的固化劑。   (2)、從固化方法上選擇:有的製品不能加熱,則不能選用熱固化的固化劑。   (3)、從適用期上選擇:所謂適用期,就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的,一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。   (4)、從安全上選擇:一般要求毒性小的為好,便於安全生產。   (5)、從成本上選擇。   (三)、改性劑的選擇   改性劑的作用是為了改善環氧樹脂的鞣性、抗剪、抗彎、抗沖、提高絕緣性能等。常用改性劑有:   (1)、聚硫橡膠:可提高衝擊強度和抗剝性能。   (2)、聚酰胺樹脂:可改善脆性,提高粘接能力。   (3)、聚乙烯醇丁醛:提高抗衝擊鞣性。   (4)、丁腈橡膠類:提高抗衝擊鞣性。   (5)、酚醛樹脂類:可改善耐溫及耐腐蝕性能。   (6)、聚酯樹脂:提高抗衝擊鞣性。   (7)、尿醛三聚氰胺樹脂:增加抗化學性能和強度。   (8)、糠醛樹脂:改進靜彎曲性能,提高耐酸性能。   (9)、乙烯樹脂:提高抗剝性和抗沖強度。   (10)、異氰酸酯:降低潮氣滲透性和增加抗水性。   (11)、硅樹脂:提高耐熱性。   (四)、填料的選擇   填料的作用是改善製品的一些性能,並改善樹脂固化時的散熱條件,用了填料也可以減少環氧樹脂的用量,降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小最好小於100目,用量視用途而定。常用填料簡介如下:   
填料名稱作用
棉纖維、玻璃纖維 增加韌性、耐衝擊性
石英粉、瓷粉、鐵粉水泥、金剛砂 提高XX
氧化鋁、瓷粉 增加粘接力,增加機械強度
石棉粉、硅膠粉、高溫水泥 提高耐熱性
石棉粉、石英粉、石粉 降低收縮率
鋁粉銅粉、鐵粉等金屬粉末 增加導熱、導電率
石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及潤滑性能
金剛砂及其它磨料 提高抗磨性能
雲母粉、瓷粉、石英粉 增加絕緣性能
各種顏料、石墨具有色彩
另外據資料報導適量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在樹脂中能在高熱度、壓力下保持粘接性。   (五)、稀釋劑的選擇   其作用是降低粘度,改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類,用量一般不超過30%。常用稀釋劑如下:   活性稀釋劑   
名稱 二縮水甘油醚 多縮水甘油醚 環氧丙烷丁基醚 環氧丙烷苯基醚 二環氧丙烷乙基醚三環氧丙烷丙基醚
牌號 600630660690669662
用量~30% 同上~15% 同上同上同上
備註 需多加計算量固化劑同上同上同上同上同上
惰性稀釋劑   
名稱甲苯 甲苯 丙酮
用量~15% 同上同上同上
備註 不需多加固化劑 同上同上同上

環氧樹脂為何耐腐蝕

  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,同時具有附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性,而且價格適中。採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,樹脂稀膠泥或砂漿製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,防腐蝕工程的最終產品功能以及適用範圍將有很大不同。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、提高產品質量、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。環氧煤焦油屬於較為典型的環氧樹脂物理改性產物,使其性能介於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%;樹脂進行化學改性后其產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,依次進行施工可以產生單一材料難以達到的顯著效果。   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,主要適用於腐蝕性不太強的介質,耐鹼性能較突出也能耐一般酸(除氫氟酸外)腐蝕,目前國外防腐蝕市場對環氧樹脂的需用量已經大大減少,主要原因在於耐蝕樹脂方面不飽和聚酯樹脂已經迅速發展、且品種較多,國內市場由於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、產品脆性大、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,由於乙二胺、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后較脆、衝擊韌度、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、提高抗彎強度和衝擊韌度;五是填充料,粉料、細骨料、粗骨料、玻璃鱗片統稱為填充料,加入適當的填充料可以降低製品的成本、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),配製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。

環氧樹脂的選擇

從用途上選擇

  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。

從機械強度上選擇

  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,環氧值高固化后交聯度也高,環氧值低固化后交聯度也低,故引起強度上的差異。

從操作要求上選擇

  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。

固化劑的選擇

固化劑種類

  常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺,另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑,加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。   環氧值是鑒定環氧樹脂質量的最主要指標,環氧樹脂的型號劃分就是根據環氧值的不同來區分的。環氧值是指100克樹脂中所含環氧基的克當量數。

固化劑的用量

  (1)胺類作交聯劑時按下式

環氧樹脂LED封裝膠

計算:   胺類用量=MG/Hn   式中:   M=胺分子量   Hn=含活潑氫數目   G=環氧值(每100克環氧樹脂中所含的環氧當量數)   改變的範圍不多於10-20%,若用過量的胺固化時,會使樹脂變脆。若用量過少則固化不完善。   (2)用酸酐類時按下式計算:   酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:   M=酸酐分子量   G=環氧值(0.6~1)為實驗係數

選擇固化劑的原則

  固化劑對環氧樹脂的性能影響較大,一般按下列幾點選擇。   (1)、從性能要求上選擇:有的要求耐高溫,有的要求柔性好,有的要求耐腐蝕性好,則根據不同要求選用適當的固化劑。   (2)、從固化方法上選擇:有的製品不能加熱,則不能選用熱固化的固化劑。   (3)、從適用期上選擇:所謂適用期,就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的,一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。   (4)、從安全上選擇:一般要求毒性小的為好,便於安全生產。   (5)、從成本上選擇。

改性劑的選擇

  改性劑的作用是為了改善環氧樹脂的鞣性、抗剪、抗彎、抗沖、提高絕緣性能等。常用改性劑有:   (1)、聚硫橡膠:可提高衝擊強度和抗剝性能。   (2)、聚酰胺樹脂:可改善脆性,提高粘接能力。   (3)、聚乙烯醇叔丁醛:提高抗衝擊鞣性。   (4)、丁腈橡膠類:提高抗衝擊鞣性。   (5)、酚醛樹脂類:可改善耐溫及耐腐蝕性能。   (6)、聚酯樹脂:提高抗衝擊鞣性。   (7)、尿醛三聚氰胺樹脂:增加抗化學性能和強度。   (8)、糠醛樹脂:改進靜彎曲性能,提高耐酸性能。   (9)、乙烯樹脂:提高抗剝性和抗沖強度。   (10)、異氰酸酯:降低潮氣滲透性和增加抗水性。   (11)、硅樹脂:提高耐熱性。   聚硫橡膠等的用量可以在50-300%之間,需加固化劑;聚酰胺樹脂、酚醛樹脂用量一般為50-100%,聚酯樹脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化劑,也可以少量加些固化劑促使反應快些。   一般說來改性劑用量越多,柔性就愈大,但樹脂製品的熱變形溫度就相應下降。   為改善樹脂的柔性,也常用增韌劑如:鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。

填料的選擇

  填料的作用是改善製品的一些性能,並改善樹脂固化時的散熱條件,用了填料也可以減少環氧樹脂的用量,降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小最好小於100目,用量視用途而定。常用填料簡介如下:   填料名稱 作用   石棉纖維、玻璃纖維增加韌性、耐衝擊性   石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、金剛砂 提高XX   氧化鋁、瓷粉 增加粘接力,增加機械強度   石棉粉、硅膠粉、高溫水泥 提高耐熱性   石棉粉、石英粉、石粉 降低收縮率   鋁粉、銅粉、鐵粉等金屬粉末 增加導熱、導電率   石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及潤滑性能   金剛砂及其它磨料 提高抗磨性能   雲母粉、瓷粉、石英粉 增加絕緣性能   各種顏料、石墨 具有色彩   另外據資料報導適量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在樹脂中能在高熱度、壓力下保持粘接性。

稀釋劑的選擇

  其作用是降低粘度,改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類,用量一般不超過30%。常用稀釋劑如下:   活性稀釋劑   名稱 牌號 用途 備註   二縮水甘油醚 600 ~30% 需多加計算量固化劑   多縮水甘油醚 630 同上 同上   環氧丙烷丁基醚 660 ~15% 同上   環氧丙烷苯基醚 690 同上 同上   二環氧丙烷乙基醚669 同上 同上   三環氧丙烷丙基醚662 同上 同上   惰性稀釋劑   名稱 用量 備註   二甲苯 ~15% 不需多加固化劑   甲苯 同上 同上   苯 同上 同上   丙酮同上 同上   在加入固化劑之前,必須對所使用的樹脂、固化劑、填料、改性劑、稀釋劑等所有材料加以檢查,應符合以下幾點要求:   (1)、不含水份:含水的材料首先要烘乾,含少量水的溶劑應盡量少用。   (2)、純度:除水份以外的雜質含量最好在1%以下,若雜質在5-25%時雖也可使用權,但須增加配方的百分比。少量使用時用試劑級較好。   (3)、了解各材料是否失效。   在缺少驗收條件的廠,使用前最好按配方做個小樣試驗

固化的三個階段

液體-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適合應用。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內做好。

凝膠-XX固化

  混合物開始XX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,也將失去粘性。在這個階段不能對其進行任何干擾。它將變成硬橡膠似的軟凝膠物,你用大拇指將能壓得動它。   因為這時混合物只是局部固化,新使用的環氧樹脂仍然能與它化學鏈接,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

固體-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,將它放在室溫下維持若干天使它繼續固化。   這時新使用的環氧樹脂不能與它進行化學鏈接,因此該環氧表面必須適當地進行預處理如打磨,才能得到好的粘接機械強度。

環氧樹脂應用領域

  環氧樹脂優良的物理機械和電絕緣性能、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。因此它能製成塗料、複合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注XX成型材料,在國民經濟的各個領域中得到廣泛的應用。

一、塗料

  環氧樹脂在塗料中的應用占較大的比例,它能製成各具特色、用途各異的品種。其共性:   1.耐化學品性優良,尤其是耐鹼性。 2.漆膜附著力強,特別是對金屬。   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型環氧樹脂塗料的耐候性差,漆膜在戶外易粉化失光又欠豐滿,不宜作戶外用塗料及高裝飾性塗料之用。因此環氧樹脂塗料主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆,但雜環及脂環族環氧樹脂製成的塗料可以用於戶外。

二、膠粘劑

  環氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結性不好之外,對於各種金屬材料如鋁、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良的粘接性能,因此有萬能膠之稱。環氧膠粘劑是結構膠粘劑的重要品種。   環氧樹脂膠粘劑的主要用途見表l-1.表l-2及表l-3。   表1-1 環氧樹脂膠粘劑的主要用途   
應用領域被粘材料主要特徵主要用途
土木建築混凝土,木,金屬,玻璃,熱固性塑黏度,能在潮濕面(或水中)固化,低溫固化性混凝土修補(新舊面的銜接),外牆裂縫修補,嵌板的粘結,下水道管的連接,地板粘結,建築結構加固。
電子電器金屬、陶瓷,玻璃,FRP等勢固性塑料電絕緣性、耐濕性,耐熱衝擊性,耐熱性,低腐蝕性電子元件,集成電路,液晶屏,光碟,揚聲器,磁頭,鐵芯,電池盒,拋物面天線,印製電路板
航天航空金屬,熱固性塑料,FRP(纖維增強塑料)耐熱,耐衝擊,耐濕性,耐疲勞,耐輻XX線同種金屬、異種金屬的粘接,蜂窩芯和金屬的粘接,複合材料,配電盤的粘接
汽車機械金屬,熱固性塑料,FRP耐濕性,防鏽,油麵粘接,耐磨耐久性(疲勞特性)車身粘結,薄鋼板補強,FRP粘結,機械結構的修復、安裝
體育用品金屬,木,玻璃,熱固性塑料,FRP耐久性,耐衝擊性滑雪板,高爾夫球桿,網球
其他金屬,玻璃,陶瓷低毒性,不泛黃文物修補,家庭用

三、電子電器材料

  由於環氧樹脂的絕緣性能高、結構強度大和密封性能好等許多獨特的優點,已在高低壓電器、電機和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應用,發展很快。主要用於:1.電器、電機絕緣封裝件的澆注。如電磁鐵、接觸器線圈、互感器、乾式變壓器等高低壓電器的整體全密封絕緣封裝件的製造。在電器工業中得到了快速發展。從常壓澆注、真空澆注已發展到自動壓力凝膠成型。中國樹脂在線   表1-2 環氧膠粘劑在土木建築上的主要用途   
工程類別粘接對象典型用途主要組成
基礎結構岩石—岩石
金屬—石或混凝土
金屬—混凝土
金屬—金屬
疏鬆岩層的補強、基礎加固、預埋螺栓、底腳等,柱子、樁頭、接長、懸臂樑加粗、橋樑加固、路面設施敷設環氧—稀釋劑—改性胺
環氧—填料—改性胺
雙酚S環氧—縮水甘油胺樹脂—丁基橡膠—改性胺
地面瓷、花崗石—混凝土
金屬—混凝土
砂石—混凝土
PVC—橡膠—金屬
耐腐蝕地坪製造中粘結構及勾縫;地面防滑和美化、凈化;地板的鋪設環氧—填料—改性胺
環氧—聚硫橡膠—改性胺
丙烯酸酯—環氧共聚乳液
維修混凝土、鋼筋、灰漿堤壩、閘門、建築物的裂縫、缺損、起殼的修復,新舊水泥粘接環氧—糖醇—改性胺
環氧—瀝青—改性胺
環氧—活性石灰—改性胺
裝璜金屬、玻璃、大理石、瓷磚有機玻璃、聚碳酸酯牆面、門面、招牌、廣告牌的安裝和裝潢環氧—聚氯酯
環氧—有機硅橡膠
排水金屬、混凝土管道、水渠襯裡,管接頭密封環氧—改性芳香胺
表1-3 環氧膠粘劑在汽車上的主要用途   
用途被粘材料粘結部位典型組成
卷邊、點焊鋼板—鋼板動機罩、門、行李箱底單組分、環氧—聚氯酯
補強鋼板—FRP
鋼板—發泡材料
門中部
門把手
環氧—偏硼酸三甲酯
環氧—聚酰胺
結構粘接碳、玻璃纖維,鋼,生鐵驅動軸、剎車片單組分環氧原漿料
粘結密封FRP—塗裝鋼板車頂—窗框環氧—聚硫橡膠
裝飾粘接聚丙烯酸酯—聚丙烯後背燈座改性環氧樹脂
2.廣泛用於裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。已成為電子工業不可缺少的重要絕緣材料。   3.電子級環氧模塑料用於半導體元器件的塑封。近年來發展極快。由於它的性能優越,大有取代傳統的金屬、陶瓷和玻璃封裝的趨勢。   4.環氧層壓塑料在電子、電器領域應用甚廣。其中環氧覆銅板的發展尤其迅速,已成為電   子工業的基礎材料之一。   此外,環氧絕緣塗料、絕緣膠粘劑和電膠粘劑也有大量應用。

四、工程塑料複合材料

  環氧工程塑料主要包括用於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、纏繞成型的中空迴轉體製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

五、土建材料

  主要用作防腐地坪、環氧砂漿和混凝土製品、高級路面和機場跑道、快速修補材料、加固地基基礎的灌漿材料、建築膠粘劑及塗料等。

環氧樹脂行業

  隨著中國國民經濟快速、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,中國環氧樹脂業只用了5年多時間,期間生產量

環氧樹脂防靜電地坪

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,推動全球環氧樹脂產業保持較高增長。   中國環氧樹脂生產廠家眾多,但萬噸級規模以上的企業為數不多。中國環氧樹脂主要生產企業有廣州宏昌電子材料工業有限公司、巴陵石化岳陽石油化工總廠、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。隨著國內產能的迅速增加,2004年以來進口量逐漸保持平穩。國內環氧樹脂企業生產能力增強的同時,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。   國內大部分環氧樹脂企業生產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產裝置規模不夠經濟、產品專用性較低、產品質量穩定性差。此外,產品售后服務及應用的方便程度上也有待提高。   儘管如此,巨大的市場潛力仍為國內企業提供了生存和發展空間。預計未來中國環氧樹脂產能還將進一步增長。未來5-10年,中國環氧樹脂行業將會進一步規範化,生產成本過高、環保不合格、產品檔次低的企業將被淘汰。到2010年中國環氧樹脂產能將維持在60萬-70萬噸,國內市場仍有一定的缺口。同時,國內支柱產業加快發展給環氧樹脂行業帶來無限商機,如汽車領域,信息產業能源交通運輸、建築產業,這些發展方興未艾的支柱產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。

環氧樹脂的發展簡史

  環氧樹脂的發明曾經歷了相當長的時期。早在1891年,德國的Lindmann用對苯二酚與環氧氯丙烷反應,縮聚成