環(huán)氧樹脂的主要應用領域分析

1、環(huán)氧樹脂的主要應用領域環(huán)氧樹脂優(yōu)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。因此它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經(jīng)濟的各個領域中得到廣泛的應用。涂料環(huán)氧樹脂在涂料中的應用占較大的比例，它能制成各具特色、用途各異的品種。其共性：(1) 耐化學品性優(yōu)良，尤其是耐堿性。(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(huán)氧樹脂涂料的耐候性差，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)氧樹脂涂料主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕

2、緣漆，但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。膠粘劑環(huán)氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結(jié)性不好之外，對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)氧樹脂膠粘劑的主要用途見表l-1 、表 l-2 及表 l-3 。表 1-1 環(huán)氧樹脂膠粘劑的主要用途應用領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(新舊面的銜接)，外墻裂縫修補， 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

3、固。電子電器金屬、陶瓷，玻璃，F(xiàn)RP等勢固性塑料電絕緣性、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，復合材料，配電盤的粘接汽車機械金屬，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)，薄鋼板補強，F(xiàn)RP粘結(jié)，機械結(jié)構(gòu)的修復、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

4、補，家庭用電子電器材料由于環(huán)氧樹脂的絕緣性能高、結(jié)構(gòu)強度大和密封性能好等許多獨特的優(yōu)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(fā)展很快。主要用于：(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、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象典型用途主要組成基礎結(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強、基礎加固、預埋螺栓、底腳等， 柱子、樁頭、接長、懸臂梁加粗、橋梁加固、路面設施敷設環(huán)氧稀釋劑改

5、性胺環(huán)氧填料改性胺雙酚S環(huán)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，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

6、典型組成卷邊、點焊 鋼板鋼板發(fā)動機罩、門、行李箱 底單組分、環(huán)氧聚 氯酯補強鋼板FRP門中部 門把手環(huán)氧偏硼酸三甲 酯 環(huán)氧聚酰胺結(jié)構(gòu)粘接碳、鐵玻璃纖維，鋼， 生驅(qū)動軸、剎車片單組分環(huán)氧原漿料粘結(jié)密封FRP涂裝鋼板車頂窗框環(huán)氧聚硫橡膠裝飾粘接聚丙烯酸酯聚丙烯后背燈座改性環(huán)氧樹脂(2) 廣泛用于裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。已成為電子工業(yè)不可缺少的重要絕緣材料。(3) 電子級環(huán)氧模塑料用于半導體元器件的塑封。近年來發(fā)展極快。由于它的性能優(yōu)越，大有取代傳統(tǒng)的金屬、陶瓷和玻璃封裝的趨勢。(4) 環(huán)氧層壓塑料在電子、電器領域應用甚廣。其中環(huán)氧覆銅板的發(fā)展尤其迅速，已成為電子工業(yè)的基礎材料之一。此

7、外，環(huán)氧絕緣涂料、絕緣膠粘劑和電膠粘劑也有大量應用。工程塑料和復合材料環(huán)氧工程塑料主要包括用于高壓成型的環(huán)氧模塑料和環(huán)氧層壓塑料，以及環(huán)氧泡沫塑料。環(huán)氧工程塑料也可以看作是一種廣義的環(huán)氧復合材料。環(huán)氧復合材料主要有環(huán)氧玻璃鋼( 通用型復合材料) 和環(huán)氧結(jié)構(gòu)復合材料，如拉擠成型的環(huán)氧型材、纏繞成型的中空回轉(zhuǎn)體制品和高性能復合材料。環(huán)氧復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(jié)構(gòu)材料和功能材料。土建材料主要用作防腐地坪、環(huán)氧砂漿和混凝土制品、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、建筑膠粘劑及涂料等。環(huán)氧樹脂應用發(fā)展概況1998 年世界環(huán)氧樹脂消費量為119.4

8、 × 10 4t 年。在過去幾年里年均增長率為3.3 。其中美國、西歐、日本環(huán)氧樹脂的消費量約80× 10 4t 焊，約占世界總消費量的67。預計2005年世界環(huán)氧樹脂總消費量將達到156× 10 4t 年，其年均增長率約為3.9 。由于以上三個國家及地區(qū)為世界環(huán)氧樹脂主要生產(chǎn)和消費者，由此本文只重點分析美國、西歐、 日本環(huán)氧樹脂的消費構(gòu)成。總的來看，美國、西歐主要以涂料為主，日本則以電子、電氣為主。1998 年世界主要國家及地區(qū)環(huán)氧樹脂消費(×104t 年)應用領域美國西歐日本總計涂料16.217.05.638.8電子電氣5.78.36.120復合材料

9、2.42.30.65.3建筑行業(yè)2.44.71.28.3粘合劑1.81.50.94.2其他1.51.20.73.4總計3035.015.090國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)及市場分析90我國從 20 世紀 50 年代末開始研制生產(chǎn)環(huán)氧樹脂。目前通用型環(huán)氧樹脂產(chǎn)量占-95 。 特種環(huán)氧樹脂的比例遠遠低于世界發(fā)達國家。國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠家約有一百多家。1998年生產(chǎn)能力約為12× 10 4t 年。20 世紀 90 年代初期至中期我國環(huán)氧樹脂進口量在較大幅度的增長。1994 1999 年我國環(huán)氧樹脂進口年均增長率高達21%。進口環(huán)氧樹脂主要消費在珠江三角洲等沿海地區(qū)。近幾年進口的環(huán)氧樹脂中主要是電工澆鑄

10、專用環(huán)氧樹脂，電子無器件封裝用環(huán)氧樹脂，粉末涂料和汽車用泳漆用環(huán)氧樹脂。我國環(huán)氧樹脂主要從臺灣、日本、美國、韓國進口。1998 年海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，以上四個國家和地區(qū)出口到中國的環(huán)氧樹脂占中國總進口量的89%。中國環(huán)氧樹脂出口量近幾年穩(wěn)中有升，但漲幅不大。中國環(huán)氧樹脂進出口詳見表1-8 。我國近幾年環(huán)氧樹脂產(chǎn)量、進出口及表觀消費（萬噸）年代產(chǎn)量進口出口表觀消費19941.93.20.045.0619954.03.30.077.2319963.64.60.138.0719974.25.80.269.7419985.07.30.3811.9219996.09.80.4116.2120008.5-1

11、998 年我國環(huán)氧樹脂主要進出口國家和地區(qū)及進口量（ 噸 ）國家的地區(qū)進口量出口量國家和地區(qū)進口量出口量中國臺灣省3390520泰國840-日本1345418香港8312611美國88027加拿大676-韓國860562英國480-瑞士232-馬來西亞26612德國15401法國43810荷蘭1187-其它781470新加坡867-合計725094011我國環(huán)氧樹脂消費領域與國外基本相同，主要分為以下幾個領域。涂料行業(yè)、復合材料、電子電氣行業(yè)、粘合劑、其他。1998 年全國環(huán)氧樹脂總消費量為12 萬噸 / 年，其中大部分是通用型環(huán)氧樹脂，特種和功能型環(huán)氧樹脂消費比例較低。1998 年其他領域消

12、費環(huán)氧樹脂約為0.1 萬噸，預計2005 年將達到0.3 萬噸。國內(nèi)環(huán)氧樹脂消費構(gòu)成（ ×萬噸 / 年 ）應用領域涂料復合材料電子、電氣粘合劑其他總計1998 年消費 量5.54.51.50.40.112環(huán)氧樹脂應用技術開發(fā)動向環(huán)氧樹脂技術開發(fā)動向向高性能化、高附加值發(fā)展，重視環(huán)境保護和生產(chǎn)的安全性。特殊結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂和助劑產(chǎn)品向著精細化、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、高強度、耐輻照、耐高低溫方向發(fā)展。由此特種樹脂、固化劑、稀釋劑的品種將會有更大發(fā)展，形成多品種小批量的生產(chǎn)格局。隨著高分子物理學近期的發(fā)展，品種的發(fā)展已集中于采用化學或非化學合成的方法，通過共混、

13、合金的手段來制得環(huán)氧-橡膠、環(huán)氧-熱塑性塑料、各種有機無機的填充料復合物以及環(huán)氧樹脂基無機納米復合材料。涂料環(huán)氧涂料的發(fā)展趨勢是降低話染、提高質(zhì)量和安全性、開拓功能住。重點開發(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用。特別是其中水性環(huán)氧體系的品種開發(fā)和質(zhì)量提高，將會在汽車工業(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）等應用領域獲得突破性進展。電子材料隨著電子設備向小型化、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

14、耐熱性、介電性能和韌性，降低吸水性和內(nèi)應力。當前開發(fā)的重點是高純度、高耐熱性、低吸水性和高韌性的環(huán)氧樹脂和固化劑。例如在環(huán)氧樹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、 開演陰燃環(huán)氣體系的研究開發(fā)也引起園內(nèi)外的極大關注。高性能環(huán)氧復合材料高性能環(huán)氧復合材料的研究重點是提高耐濕熱性、沖擊后壓縮強度及層間力學性能。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度和居間力學性能，可采用提高環(huán)氧固化物斷裂韌性的方法， 通常是在環(huán)氧樹脂中加入橡膠或耐熱性

15、熱塑性樹脂，形成海島結(jié)構(gòu)或互穿網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的多相體系。防火性環(huán)氧材料惡性火災的不斷發(fā)生使人們逐漸認識到材料僅具有阻燃性還遠遠不能達到防止火災的目的。對飛機材料率先提出應具有防火性要求，即具有難燃（阻燃 ）、少煙、低毒（產(chǎn)生的氣體毒性?。?、低熱釋放率等性能要求。防火性環(huán)氧材料的研制開發(fā)，不僅對航空、航天，而且對車輛、船舶、家電、高層及公共場所建筑等領域都具有極大的重要性。液晶環(huán)氧樹脂液晶環(huán)氧樹脂是一種高度分子有序、深度分子交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡，它融合了液晶有序與網(wǎng)絡交聯(lián)的優(yōu)點，與普通環(huán)氧樹脂相比，其耐熱性、耐水性和耐沖擊性都大為改善，可以用來制備高性能復合材料；同時，液晶環(huán)氧樹脂在取向方向上線膨脹系數(shù)小

16、，而且其介電強度高、介電損耗小， 可以使用在高性能要求的電子封裝領域，是一種具有美好應用前景的結(jié)構(gòu)和功能材料，受到國內(nèi)外的重視。液晶環(huán)氧樹脂的研究開始較晚，尚不成熟。從理論角度而言，固化工藝對固化過程中體系有序度的影響是值得深入研究的一個問題。初始反應體系的相態(tài)可以影響反應速度，而反應速度的快慢也影響到固化樹脂的有序度，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。從性能研究和開發(fā)角度而言，尚未有系統(tǒng)地表征液晶環(huán)氧樹脂力學和電性能的報道，同時， 利用液晶環(huán)氧樹脂對普通環(huán)氧樹脂進行改性是實現(xiàn)環(huán)氧樹脂高性能化的一個可行途徑，具有重要的應用價值。環(huán)氧樹脂無機納米復合材料是當今新材料研納米材料和納米

17、復合材料是近20 年來迅速發(fā)展起來的一種新型高性能材料，究中活力最大、對未來經(jīng)濟和科技發(fā)展有十分重要影響的領域。日本把它列為材料科學四大研究任務之一，美國“ 星球大戰(zhàn)”、歐洲 “尤里卡 ”計劃均將它列為重點項目，我國在攀登計劃中也設立了納米材料學科組。納米材料是一種超細粒子材料，其粒徑為1-l00mm 。因此，它的比表面積很大，表面能很高，表面原子嚴重配位不足，具有很強的表面活性和超強吸附能力。并具有常規(guī)材料所不具有的特殊性能，如體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應和介電限域效應等。從而使納米材料具有微波吸收性能、高表面活性、強氧化性、超順磁性等，以及特殊的光學性質(zhì)、催化性質(zhì)、光催化性質(zhì)、

18、光電化學性質(zhì)、化學反應性質(zhì)、化學反應動力學性質(zhì)及特殊的物理機械性質(zhì)。 納米材料的應用將是傳統(tǒng)材料，尤其是功能材料的一次革命。納米材料用于復合材料中也將使復合材料的發(fā)展產(chǎn)生難以預料的巨大變化。納米復合材料(nanocomposite) 可分為兩大類，一類是由金屬/陶瓷、金屬/金屬、陶瓷/陶瓷組成的無機納米復合材料；另一類是由聚合物/無機、聚合物/聚合物組成的聚合物納米復合材料。聚合物納米復合材料的研究起步較晚，但近2 3 年發(fā)展相當迅速。用于環(huán)氧樹脂納米復合材料的無機納米材料有Si02、 Ti02、 Al 2O3、 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)氧復合材料的力學性