[拼音]：huanyang shuzhi

[外文]：epoxy resin

分子結構中至少含有兩個環氧基的單體(或其預聚物)與固化劑反應所形成的熱固性樹脂。環氧樹脂的品種繁多，其中雙酚A型樹脂是最主要的品種。雙酚A型樹脂隨分子量或聚合度n不同，其性狀呈粘稠液體至脆性固體。分子結構中雙酚A成分賦予樹脂以堅韌性和耐熱性，醚鍵賦予耐化學藥品性和粘合性，羥基和環氧基使其具有粘合性和與多種固化劑的反應性。它是一類綜合性能優良的多品級樹脂，較重要的性能是：

（1）粘合性高。原始樹脂中極性羥基和醚鍵的存在以及固化期間輕微的收縮，使環氧樹脂具有很高的粘合強度。

（2）收縮性低。樹脂分子在液態就有高度締合，固化過程中又不放出副產物，故收縮率低，未改性樹脂體系的收縮率小于 2％。

（3）易變性。環氧樹脂體系的性能，可通過多種類型樹脂的并合、多種固化劑的選擇、改性劑和填料的添加而得到改進，能夠加工成為許多不同性能的品種。

（4）良好的操作特性。很多樹脂體系都可在室溫操作，有些混合過程只需一般的加熱即可。

（5）優良的電性能、力學性能、耐化學藥品性能。

沿革

20世紀30年代，首先由瑞士的P.卡斯坦和美國的S.格林利合成，并確定了雙酚A(DPP)與環氧氯丙烷(ECH)的反應產物（雙酚A型環氧樹脂）在工業上的重要性。1947年，瑞士汽巴公司開始工業化生產。50年代末至60年代初，其生產應用得到很大發展。此后，相繼出現雙酚A型以外的各種新型環氧樹脂，達25種之多。世界環氧樹脂1979年的生產能力約600kt，近幾年又有所增加，其中70％以上由瑞士的汽巴- 嘉基公司和美國的陶氏化學公司及殼牌公司生產。

中國在50年代末，開始環氧樹脂的工業化生產?，F年總生產能力約20kt，1984年實際產量約16.8kt。

生產方法

雙酚A型環氧樹脂中的低分子量液態樹脂是由過量的 ECH與 DPP在堿（如氫氧化鈉）存在下分兩步反應制得。制造技術的關鍵在于盡可能減少副反應，提高樹脂質量，降低原料消耗。分子量較高的固態樹脂用兩條路線生產：

（1）DPP與ECH在堿存在下直接反應，分子量由兩種原料的摩爾比加以調節；

（2）以液態樹脂為原料，在催化劑存在下用雙酚A進行鏈擴展得到聚合度較高的樹脂，分子量通過液態原料樹脂與雙酚A的摩爾比進行調節。利用此種改良工藝可以直接制造分子量更高的樹脂品級。

固化

使用環氧樹脂時，必須加入化學活性試劑，即固化劑，在適當條件下，使線型環氧樹脂分子交聯固化成網狀大分子，方顯示其固有的優良特性。固化劑分催化型（如三氟化硼胺絡合物、叔胺）和共反應型（如多元胺、酸酐）。催化型固化劑引發環氧樹脂均聚，其用量需根據實驗確定；共反應型固化劑是含活潑氫的多官能度試劑，它是按化學計算量同樹脂的活性基團（環氧基、羥基）進行反應。固化劑多達 300多種。例如脂肪族多元胺、低分子聚酰胺等，能在室溫下固化環氧樹脂；酸酐、芳香族多元胺等，則需靠加熱完成固化反應。除正確選擇環氧樹脂和固化劑外，還需在配方中加入塑料助劑，如稀釋劑（活性的和非活性的）、促進劑、增塑劑、增韌劑、填料等，以滿足加工工藝和最終產品性能的要求。

應用

環氧樹脂易于改性，且又有優良的粘合性、電性能、力學性能、耐熱、耐化學藥品性能，故在機械、電子、建筑、化工等工業部門中廣泛用作涂料、澆鑄品、模塑件、膠粘劑和復合材料。

環氧樹脂涂料

環氧樹脂最大的用途是作保護涂料，例如汽車底漆、面漆，船舶涂料，各種貯罐及其他產品的內涂層和面漆。環氧樹脂作為涂料應用的主要方法：

（1）分子量較低的固態樹脂（分子量約1000）用脂肪族多胺或低分子量聚酰胺于室溫或稍加熱交聯固化，用于石油煉廠、化工廠和船舶維修；

（2）酯化環氧涂料，它是中等分子量固態樹脂（分子量1500～2000）與各種脂肪酸進行酯化，其產物依脂肪酸性質的不同，或靠空氣干燥（冷干漆）或加熱固化（烘干漆），性能優于醇酸樹脂涂料，生產成本較低，主要用于汽車底漆；

（3）較高分子量的固態樹脂（分子量3000～4000）與醛的縮合物（如酚醛、脲醛，三聚氰胺甲醛樹脂）混合，醛的縮合物作為固化劑和改性劑，靠加熱固化，主要用途之一是飲料罐內涂層。目前，溶劑型涂料用得最多，為節能和防止公害，粉末涂料、無溶劑涂料和水系涂料日趨發展。

澆鑄品

將液態環氧樹脂體系注入塑?？昭?，繼而交聯固化，用以制造澆鑄部件。生產雙酚A型樹脂的澆鑄品常用酸酐作固化劑，石英粉為填料，充填量60%～65%（質量）。其澆鑄品普遍用于制造接線絕緣子、開關元件、變壓器、軸套、包封線圈及各種模具等。澆鑄大型部件的關鍵在于有效地控制固化過程的溫度變化，勿使過熱，避免澆鑄件內部產生熱應力。雙酚A型樹脂因耐紫外光性和耐電弧性不良，其應用僅限于戶內；若用于戶外需采用脂環族環氧樹脂，以非芳香性酸酐（如六氫鄰苯二甲酸酐）作固化劑。近年來，澆鑄工藝開發了加壓凝膠法，極大地提高了生產效率，改善了制品質量。

模塑件

環氧模塑料通常由固態樹脂、固化劑、填料和增強材料構成，采用模壓、傳遞成型(見傳遞模塑)、注射成型工藝，用于包封固體電子元件，也用于制造大型部件如箱體、泵、管件、閥門等。

層壓和復合材料

玻璃纖維、石墨纖維等用環氧樹脂作膠粘劑，能制造高性能層壓和復合材料，其中玻璃纖維- 環氧層壓制品（即環氧玻璃鋼）在工業上最為重要，用于制造飛機的升降舵、尾段等結構件，在電器工業中主要是制造覆銅印刷電路版和氣爆斷路器的管件。采用溴代雙酚A型樹脂-雙氰胺體系可達到阻燃目的，在航天工業中，石墨纖維增強復合材料的應用，因其比強度（抗張強度/相對密度）較高而迅速發展。采用四縮水甘油基亞甲撐二苯胺- 二氨基二苯砜體系可提高高溫性能和耐濕性，若石墨纖維大幅度降價，這種復合材料將給汽車工業帶來新發展。

環氧樹脂膠粘劑

環氧樹脂對許多金屬和非金屬材料具有優良的粘接性能，故有萬能膠之稱。高溫固化環氧膠常用雙氰胺，芳香族多胺作固化劑，室溫固化膠多采用低分子聚酰胺，脂肪族多胺作固化劑。為提高或改善某些性能，在膠粘劑配方中還需加入稀釋劑、增韌劑、填料等。環氧膠應用十分廣泛，從飛機蜂窩夾層結構、水泥蓋板、油漆刷鬃毛的粘接，到家庭用品的修復，發展趨向是開發低溫快速固化，水中固化，室溫固化，兼備高強韌性，單組分（一液型）包裝。

新型環氧樹脂

為了改進環氧樹脂的脆性降低粘度，進一步提高環氧樹脂的耐高溫、耐蝕性、阻燃性和耐候性，已開發了多種新型環氧樹脂。例如：用線型酚醛樹脂代替雙酚A，可制得耐熱、耐化學藥品性更好的環氧樹脂；用雙酚F（二酚基甲烷）與ECH反應可制得低粘度、耐化學藥品性優于雙酚A型的環氧樹脂;用不飽和脂環族化合物環氧化制得的環氧樹脂，具有優良的耐紫外線性、耐電弧性和耐熱性；以對氨基苯酚和溴代雙酚A與ECH反應制得的環氧樹脂，分別為低粘度、快速固化的耐熱樹脂和耐燃樹脂等。

參考文章

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