高分子材料环氧树脂综述

高分子材料环氧树脂综述摘要：环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。本文将简单介绍环氧树脂的结构、性能、应用及研究现状，重点介绍环氧树脂的应用前景和研究现状。关键词：高分子材料；环氧树脂；结构；研究现状一、前言在世界范围内,高分子材料的制品属于最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域,而且已进入所有的家庭,其产量已有超过金属材料的趋势,将是21世纪最活跃的材料支柱.面向21世纪的高科技迅猛发展,带动了社会经济和其他产业的飞跃,高分子已明确地承担起历史的重任,向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展.21世纪的材料将是一个光辉灿烂的高分子王国.环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究，并以很快的速度投入了工业生产，至今已在全国各地蓬勃发展，除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外，也生产各种类型的新型环氧树脂，以满足国防建设及国家经济各部门的急需。二、基本分类1.分类标准环氧树脂的分类目前尚未统一，一般按照强度、耐热等级以及特性分类，环氧树脂的主要品种有16种，包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。2.几种分类对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法：（1）按其主要组成分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂；（2）按其专业用途分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等；（3）按其施工条件分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶；（4）按其包装形态可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等；还有其他的分法，如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。三、几种常见环氧树脂结构四、理化性质环氧树脂具有仲羟基和环氧基，仲羟基可以与异氰酸酯反应。环氧树脂作为多元醇直接加入聚氨酯胶黏剂含羟基的组分中，使用此方法只有羟基参加反应，环氧基未能反应。用酸性树脂的、羧基，使环氧开环，再与聚氨酯胶黏剂中的异氰酸酯反应。还可以将环氧树脂溶解于乙酸乙酯中，添加磷酸加温反应，其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中;胶的初黏;耐热以及水解稳定性等都能提高还可用醇胺或胺反应生成多元醇，在加成物中有叔氮原子的存在，可加速NCO反应。用环氧树脂作多羟基组分结合了聚氨酯与环氧树脂的优点，具有较好的粘接强度和耐化学性能，制造聚氨酯胶黏剂使用的环氧树脂一般采用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品种。五、环氧树脂软化剂应用特性1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。2、固化方便。选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。5、力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。6、电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。7、化学稳定性。通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。8、尺寸稳定性。上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。9、耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。六、应用领域环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。1.涂料用途环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性：（1）耐化学品性优良，尤其是耐碱性。（2）漆膜附着力强，特别是对金属。（3）具有较好的耐热性和电绝缘性。（4）漆膜保色性较好。但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆，但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。2.胶粘用途环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，因此有万能胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。2.1电子电器由于环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，发展很快。主要用于：（1）电器、电机绝缘封装件的浇注。如电磁铁、接触器线圈、互感器、干式变压器等高低压电器的整体全密封绝缘封装件的制造。在电器工业中得到了快速发展。从常压浇注、真空浇注已发展到自动压力凝胶成型。（2）广泛用于装有电子元件和线路的器件的灌封绝缘。已成为电子工业不可缺少的重要绝缘材料。（3）电子级环氧模塑料用于半导体元器件的塑封。来发展极快。由于它的性能优越，大有取代传统的金属、陶瓷和玻璃封装的趋势。（4）环氧层压塑料在电子、电器领域应用甚广。其中环氧覆铜板的发展尤其迅速，已成为电子工业的基础材料之一。此外，环氧绝缘涂料、绝缘胶粘剂和电胶粘剂也有大量应用。2.2工程塑料环氧工程塑料主要包括用于高压成型的环氧模塑料和环氧层压塑料，以及环氧泡沫塑料。环氧工程塑料也可以看作是一种广义的环氧复合材料。环氧复合材料主要有环氧玻璃钢(通用型复合材料)和环氧结构复合材料，如拉挤成型的环氧型材、缠绕成型的中空回转体制品和高性能复合材料。环氧复合材料是化工及航空、航天、军工等高技术领域的一种重要的结构材料和功能材料。2.3土建材料主要用作防腐地坪、环氧砂浆和混凝土制品、高级路面和机场跑道、快速修补材料、加固地基基础的灌浆材料、建筑胶粘剂及涂料等。七、研究现状环氧树脂是一个分子中含有两个或两个以上环氧基团，并且在适当的化学试剂存在下形成三维交联网状固化物的化合物的总称。环氧树脂没有毒性，用作建筑材料无污染，环氧树脂中的各种化学基团也赋予了环氧树脂固化物强度高、热稳定性好、粘附性好等诸多优良性能。但是，环氧树脂不溶于水，只溶于有机溶剂中。有机溶剂缺点明显，不仅成本高，而且都具有挥发性和毒性，对环境造成伤害，这些都限制了环氧树脂的使用。目前国内外都在研究水性环氧树脂。水性环氧树脂用水做溶剂，将环氧树脂改性成水溶性或者借助乳化剂制成乳液，与溶剂型环氧树脂相比，具有VOC含量低、气味小、使用安全、可用水直接清洗等优点。环氧树脂水性化改性方法主要分为乳化法和化学改性法。其中化学改性法包括接枝改性法和单体扩链法。目前环氧树脂水性化在国内外的研究都取得了较好的研究成果。目前主要应用于绿色防腐涂料和微表处。水性环氧改性方法拥有着远大的研究前景。八、总结近年来环氧树脂增韧研究取得了很大的进步，但仍存在很多问题。还需要我们在以下几个方面进一步努力。(1)寻找新的材料和制备方法，提高添加材料和环氧树脂的相容和良好的加工性能。(2)提高现有的材料与环氧树脂的融合效果。随着科技的发展，电器电子材料,复合材料对环氧树脂的要求越来越高。环氧树脂改性研究使环氧树脂有了质的飞跃。环氧树脂的增韧改性一直是高分子材料专家十分关注的研究课题。目前，环氧树脂的增韧技术日益成熟，已进入实用阶段。核壳聚合物的应用为环氧树脂的增韧开辟了一种比较理想的方法，其应用前景非常广阔。就目前对其的研究、应用状况来看，对核壳聚合物的微观结构形态，合成方法，形成机理，增韧改性等诸多方面取得了许多成果，但商业化产品和应用还有待开发和研究。环氧树脂正从通用型向高性能,高附加值系列转变。这种发展使环氧树脂的改性技术日趋完善，相信随着研究人员的努力和实践，环氧树脂的增韧改性研究会有更大的突破，改性的环氧树脂应用也将更加广泛。参考文献[1]王进，杜宗良,李瑞霞，等.环氧树脂水基分散体系的相反转乳化[J].功能高分子学报,2000,13(2):141-144[2]陈铭,孙东成.磺酸盐型水性环氧分散体的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2013,29(5):141-145[3]杨双春，赵慧燕，刘晓旭.改性环氧树脂研究现状及分析[J].当代化工，2012,41(10):1085-1087.[4]程相春.环氧树脂的合成与应用研究概况[J].当代化工，2011,40(5):514-516.[5]曾鸿鸣，薛忠民，邓海岸.环氧树脂研究开发现状[J].广东化工，2000,1:44-47.[6]曹文斌.环氧树脂绝缘件在电力设备中的应用[J].电气制造，2009，12:28-29.