環(huán)氧樹(shù)脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域

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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。

①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)具有較好的耐熱性和電絕緣性。

(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。

②膠粘劑

環(huán)氧樹(shù)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(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l-1、表l-2及表l-3。

表1-1

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)，建筑結(jié)構(gòu)加固。電子電器金屬、陶瓷，玻璃，F(xiàn)RP等勢(shì)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)RP（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)RP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)RP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，陶瓷低毒性，不泛黃文物修補(bǔ)，家庭用

③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—巖石

金屬—石或混凝土

金屬—混凝土

金屬—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—稀釋劑—改性胺

環(huán)氧—填料—改性胺

雙酚S環(huán)氧—縮水甘油胺樹(shù)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—填料—改性胺

環(huán)氧—聚硫橡膠—改性胺

丙烯酸酯—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—糖醇—改性胺

環(huán)氧—瀝青—改性胺

環(huán)氧—活性石灰—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—聚氯酯

環(huán)氧—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—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—鋼板發(fā)動(dòng)機(jī)罩、門、行李箱底單組分、環(huán)氧—聚氯酯補(bǔ)強(qiáng)鋼板—FRP

鋼板—發(fā)泡材料門中部

門把手環(huán)氧—偏硼酸三甲酯

環(huán)氧—聚酰胺環(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。

①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。

②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(kāi)演陰燃環(huán)氣體系的研究開(kāi)發(fā)也引起園內(nèi)外的極大關(guān)注。

③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)苯醚、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)構(gòu)或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多相體系。

④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。

⑤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。

⑥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20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)、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、Al2O3、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。

⑦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)特性研究表明，新型環(huán)氧單體是結(jié)構(gòu)同分異構(gòu)體和非對(duì)稱異構(gòu)體構(gòu)成的混合物，每個(gè)蔗糖分子上含有各不相同數(shù)量的環(huán)氧基。EAS和ECS可制備成平均每個(gè)蔗糖分子含1至8個(gè)環(huán)氧基