环氧树脂胶黏剂应用发展.docx

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环氧树脂胶黏剂应用发展

环氧树脂胶黏剂的应用及开展

引言

本文是一篇关于环氧树脂胶黏剂的较为综述性的文章，接下来我将集中介绍一下几个方面，包括环氧树脂胶黏剂的定义、环氧树脂胶黏剂开展简史、环氧树脂胶黏剂的性能及应用特点、环氧树脂胶黏剂的主要应用领域、环氧树脂胶黏剂技术开展动态等。

环氧树脂胶黏剂的定义

随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等根底研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的开展。

环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大局部组成。

为改善某些性能，满足不同用途还可以参加增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。

由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶〞、“大力胶〞之称，在航天、机械、建筑、化工、电子以及日常生活等领域得到广泛的应用。

环氧树脂胶黏剂开展简史

环氧树脂胶黏剂的创造曾经历了相当长的时期。

早在1891年，德国的Lindmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反响，缩聚成树脂并用酸酐使之固化。

但是它的使用价值没有被提醒。

1930年，瑞士的PierreCastan和美国的S.O.Greenlee进一步进展研究，用有机多元胺使上述树脂固化，显示出很高粘接强度，这才引起了人们的重视。

广泛地讲，环氧树脂胶黏剂可以从含有链烯基的母体化合物合成，也可以从含有活性氢原子的母体化合物合成。

大约在20世纪20年代中期已经报导了双酚A与环氧氯丙烷反响产物，15年后首创了不稳定的环氧化脂肪胺中间产物的生产技术。

1933年德国的Schlack[1]研究现代双酚A环氧树脂胶黏剂同双酚A的别离技术。

在第二次世界大战前，没有全面开发环氧树脂胶黏剂技术。

战后不久Devoe＆Rayno1ds开场试生产涂料树脂，而CIBA公司得到DeTreyFreres许可，开场进一步开展液体涂料、层压材料和粘接剂用液体环氧树脂胶黏剂。

1943年Castan的根本专利授权。

然而环氧树脂胶黏剂第一次具有工业价值的制造是在1947年由美国的Devoe-Raynolds公司完成的，它开辟了环氧氯丙烷一双酚A树脂的技术历史，环氧树脂胶黏剂开场了工业化开发，且被认为是优于老的酚醛树脂和聚酯树脂的一种技术进步。

这种树脂几乎能与大多数其他热固性塑料的性能相媲美，在一些特种应用领域其性能优于酚醛和聚酪。

不久瑞士的CIBA（汽巴）公司、美国的Shell（壳脾）和Dow（道）公司开场了环氧树脂胶黏剂的工业化生产和应用开发工作。

20世纪50年代后期，美国的两个主要公司，汽巴和Devoe-Raynolds继续研究缩水甘油醚型环氧树脂胶黏剂，壳牌化学公司只提供环氧氯丙烷，联合碳化物塑料公司首先制造酚醛树脂和双酚A，欧洲汽巴和壳牌集中开发了环氧树脂胶黏剂。

1965年初，汽巴开场生产和经销该种树脂。

在1955～1965年期间，环氧树脂胶黏剂质量明显提高，双酚A环氧树脂胶黏剂已有所有的平均相对分子质量等级的牌号。

酚醛环氧确立了明显的耐高温应用的优级性能。

壳牌化学品公司和联碳塑料生产多官团能酚缩水甘油醚等特种耐温树脂，制造商还提供了脂肪族多元醇一环氧氯丙烷树脂。

UnioCarbide开发了对氨基苯酚三缩水甘油醚树脂。

1957年有关环氧树脂胶黏剂的合成工艺的专利问世，是由ShellDevelopmetco．申请的，该专利研究了固化剂和填加剂的应用工艺方法，提醒了环氧树脂胶黏剂固化物的应用。

过醋酸法合成的环氧树脂胶黏剂最初是1956年由美国联合碳化物公司推出，1964年转卖给联碳塑料。

在欧洲，工业化脂环族环氧树脂胶黏剂于20世纪60年代初问世，1963年通过汽巴公司引入美国，1965年汽巴引进联碳塑料的许多多官能团环氧的品种，大约1960年FMCCORP．开场经销环氧化聚丁二烯。

80年代开发了复合胺、酚醛构造的新型多官能团环氧树脂胶黏剂以满足复合材料工业需要。

最近又开发了水性环氧树脂胶黏剂和稠环耐温耐湿环氧树脂胶黏剂。

由于环氧树脂胶黏剂品种的增加和应用技术的开发，环氧树脂胶黏剂在电气绝缘、防腐涂料、金属构造粘接等领域的应用有了突破：

于是环氧树脂胶黏剂作为一个行业蓬勃地开展起来；目前它的品种、应用开发仍很活泼，从1960年以来，已有数百种环氧树脂胶黏剂完成工业化开发，已有40～50种不同构造的环氧可商品化制造或由中间试验厂提供，同时与之相适用的100多种工业化固化剂和许许多多的改性剂和稀释剂与之配套，正谓方兴未艾。

中国研制环氧树脂胶黏剂始于1956年，在、两地首先获得了成功。

1958年、开场了工业化生产。

20世纪60年代中期开场研究一些新型的脂环族环氧：

酚醛环氧树脂胶黏剂、聚丁二烯环氧树脂胶黏剂、缩水甘油酯环氧树脂胶黏剂、缩水甘油胺环氧树脂胶黏剂等，到70年代末期中国已形成了从单体、树脂、辅助材料，从科研、生产到应用的完整的工业体系。

环氧树脂胶黏剂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能，可以作为涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用的形式渗透到从日常生活用品到高新技术领域的国民经济的各个方面。

它已成为国民经济开展中不可缺少的材料。

它的产量和应用水平也可以从一个侧面反映一个国家的工业技术的兴旺程度。

环氧树脂胶黏剂的性能及应用特点

环氧树脂胶黏剂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。

它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。

环氧树脂胶黏剂中含有独特的环氧基，以及轻基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。

与其他热固性树脂相比拟，环氧树脂胶黏剂的种类和牌号最多，性能各异。

环氧树脂胶黏剂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进展多种多样的组合和组配。

从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。

几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。

这是其他热固性树脂所无法相比的。

1、环氧树脂胶黏剂及其固化物的性能特点

（1）力学性能高。

环氧树脂胶黏剂具有很强的聚力，分子构造致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。

（2）粘接性能优异。

环氧树脂胶黏剂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。

再加上它有很高的聚强度等力学性能，因此它的粘接性能特别强，可用作构造胶。

（3）固化收缩率小。

一般为1％～2％。

是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一（酚醛树脂为8％～10％；不饱和聚酯树脂为4％～6％；有机硅树脂为4％～8％）。

线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。

所以其产品尺寸稳定，应力小，不易开裂。

（4）工艺性好。

环氧树脂胶黏剂固化时根本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。

配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。

（5）电性能好。

是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。

（6）稳定性好。

不合碱、盐等杂质的环氧树脂胶黏剂不易变质。

只要贮存得当（密封、不受潮、不遇高温），其贮存期为1年。

超期后假设检验合格仍可使用。

环氧固化物具有优良的化学稳定性。

其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。

（7）环氧固化物的耐热性一般为80～100℃。

环氧树脂胶黏剂的耐热品种可达200℃或更高。

（8）在热卧性树脂中，环氧树脂胶黏剂及其固化物的综合性能最好。

2、环氧树脂胶黏剂的应用特点

（1）具有极大的配方设计灵活性和多样性。

能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最正确配方。

这是环氧树脂胶黏剂应用中的一大特点和优点。

但是每个最正确配方都有一定的适用围（条件），不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。

也就是说没有“万能〞的最正确配方。

必须根据不同的条件，设计出不同的最正确配方。

由于不同配方的环氧树脂胶黏剂固化体系的固化原理不完全一样，所以环氧树脂胶黏剂的固化历程，即固化工艺条件对环氧固化物的构造和性能影响极大。

一样的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差异。

所以正确地作出最正确材料配方设计和工艺设计是环氧树脂胶黏剂应用技术的关键，也是技术所在。

要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料，就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。

因此，就必须深入了解和掌握环氧树脂胶黏剂及其固化剂、改性剂等的构造与性能、它们之间的反响机理以及对环氧固化物构造及性能的影响。

这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手，运用自如，取得最正确方案，生产和开发出性能最正确、本钱最低的环氧材料和制品。

（2）不同的环氧树脂胶黏剂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化，能在潮湿外表甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。

环氧树脂胶黏剂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低本钱。

（3）在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂胶黏剂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。

但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。

环氧树脂胶黏剂的主要应用领域

环氧树脂胶黏剂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

环氧树脂胶黏剂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型环氧树脂胶黏剂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠饱满，因此环氧树脂胶黏剂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胶黏剂制成的涂料可以用于户外。

环氧树脂胶黏剂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。

环氧胶粘剂是构造胶粘剂的重要品种。

环氧树脂胶黏剂胶粘剂的主要用途见表l-1、表l-2表1-1环氧树脂胶黏剂胶粘剂的主要用途

应用领域

被粘材料

主要特征

主要用途

土木建筑

混凝土，木，金属，玻璃，热固性塑

低黏度，能在潮湿面〔或水中〕固化，低温固化性

混凝土修补〔新旧面的衔接〕，外墙裂缝修补，嵌板的粘结，下水道管的连接，地板粘结，建筑构造加固。

电子电器

金属、瓷，玻璃，FRP等势固性塑料

电绝缘性、耐湿性，耐热冲击性，耐热性，低腐蚀性

电子元件，集成电路，液晶屏，光盘，扬声器，磁头，铁芯，电池盒，抛物面天线，印制电路板

航天航空

金属，热固性塑料，FRP〔纤维增强塑料〕

耐热，耐冲击，耐湿性，耐疲劳，耐辐射线

同种金属、异种金属的粘接，蜂窝芯和金属的粘接，复合材料，配电盘的粘接

汽车机械

金属，热固性塑料，FRP

耐湿性，防锈，油面粘接，耐磨耐久性〔疲劳特性〕

车身粘结，薄钢板补强，FRP粘结，机械构造的修复、安装

体育用品

金属，木，玻璃，热固性塑料，FRP

耐久性，耐冲击性

滑雪板，高尔夫球杆，网球拍

其他

金属，玻璃，瓷

低毒性，不泛黄

文物修补，家庭用

③电子电器材料

由于环氧树脂胶黏剂的绝缘性能高、构造强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在上下压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，开展很快。

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、干式变压器等上下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开展。

从常压浇注、真空浇注已开展到自动压力凝胶成型。

表1-2环氧胶粘剂在土木建筑上的主要用途

工程类别

粘接对象

典型用途

主要组成

根底构造

岩石—岩石

金属—石或混凝土

金属—混凝土

金属—金属

疏松岩层的补强、根底加固、预埋螺栓、底脚等，柱子、桩头、接长、悬臂梁加粗、桥梁加固、路面设施敷设

环氧—稀释剂—改性胺

环氧—填料—改性胺

双酚S环氧—缩水甘油胺树脂—丁基橡胶—改性胺

地面

瓷、花岗石—混凝土

金属—混凝土

砂石—混凝土

PVC—橡胶—金属

耐腐蚀地坪制造中粘构造及勾缝；地面防滑和美化、净化；地板的铺设

环氧—填料—改性胺

环氧—聚硫橡胶—改性胺

丙烯酸酯—环氧共聚乳液

维修

混凝土、钢筋、灰浆

堤坝、闸门、建筑物的裂缝、缺损、起壳的修复，新旧水泥粘接

环氧—糖醇—改性胺

环氧—沥青—改性胺

环氧—活性石灰—改性胺

装璜

金属、玻璃、石、瓷砖有机玻璃、聚碳酸酯

墙面、门面、招牌、广告牌的安装和装潢

环氧—聚氯酯

环氧—有机硅橡胶

给排水

金属、混凝土

管道、水渠衬里，管接头密封

环氧—改性芳香胺

（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。

近年来开展极快。

由于它的性能优越，大有取代传统的金属、瓷和玻璃封装的趋势。

④工程塑料和复合材料

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）和环氧构造复合材料，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构造材料和功能材料。

⑤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、加固地基根底的灌浆材料、建筑胶粘剂及涂料等。

环氧树脂胶黏剂应用技术开发动向

环氧树脂胶黏剂技术开发动向向高性能化、高附加值开展，重视环境保护和生产的平安性。

特殊构造环氧树脂胶黏剂和助剂产品向着精细化、功能化、能在特殊环境下固化开展。

固化产物具有高韧性、高强度、耐辐照、耐上下温方向开展。

由此特种树脂、固化剂、稀释剂的品种将会有更大开展，形成多品种小批量的生产格局。

随着高分子物理学近期的开展，品种的开展已集中于采用化学或非化学合成的方法，通过共混、合金的手段来制得环氧-橡胶、环氧-热塑性塑料、各种有机无机的填充料复合物以及环氧树脂胶黏剂基无机纳米复合材料。

①涂料

环氧涂料的开展趋势是降低话染、提高质量和平安性、开拓功能住。

重点开发罐用涂料t防腐涂料、功能性涂料和环保型涂料及其推广应用。

特别是其中水性环氧体系的品种开发和质量提高，将会在汽车工业（如电泳涂料）、家电行业、食品行业（如罐用涂料）、化学工业（如防腐涂料）、建筑行业（如地坪涂料、建筑胶黏剂、环氧砂浆及混凝土）等应用领域获得突破性进展。

②电子材料

随着电子设备向小型化、轻量化、高性能化和高功能化的开展，电子器件也相应向高集成化、薄型化、多层化方向开展，因此要求提高环氧封装材料和覆铜扳的耐热性、介电性能和韧性，降低吸水性和应力。

当前开发的重点是高纯度、高耐热性、低吸水性和高韧性的环氧树脂胶黏剂和固化剂。

例如在环氧树脂胶黏剂和固化剂中引入案、双环戊二烯、联苯、联苯醚、芴等骨架可大大提高环氧固化物的耐部件和电性能，降低明水率。

此外、开演阴燃环气体系的研究开发也引起园外的极大关注。

③高性能环氧复合材料

高性能环氧复合材料的研究重点是提高耐湿热性、冲击后压缩强度及层间力学性能。

为了提高耐湿热性，正如同环氧电子材料那样，可向环氧树脂胶黏剂和固化剂中引入荼、双环戊二烯、联苯、联苯醚、苗等骨架。

为了提高冲击后压缩强度和居间力学性能，可采用提高环氧固化物断裂韧性的方法，通常是在环氧树脂胶黏剂中参加橡胶或耐热性热塑性树脂，形成海岛构造或互穿网络构造的多相体系。

④防火性环氧材料

恶性火灾的不断发生使人们逐渐认识到材料仅具有阻燃性还远远不能到达防止火灾的目的。

对飞机材料率先提出应具有防火性要求，即具有难燃（阻燃）、少烟、低毒（产生的气体毒性小）、低热释放率等性能要求。

防火性环氧材料的研制开发，不仅对航空、航天，而且对车辆、船舶、家电、高层及公共场所建筑等领域都具有极大的重要性。

⑤液晶环氧树脂胶黏剂

液晶环氧树脂胶黏剂是一种高度分子有序、深度分子交联的聚合物网络，它融合了液晶有序与网络交联的优点，与普通环氧树脂胶黏剂相比，其耐热性、耐水性和耐冲击性都大为改善，可以用来制备高性能复合材料；同时，液晶环氧树脂胶黏剂在取向方向上线膨胀系数小，而且其介电强度高、介电损耗小，可以使用在高性能要求的电子封装领域，是一种具有美好应用前景的构造和功能材料，受到国外的重视。

液晶环氧树脂胶黏剂的研究开场较晚，尚不成熟。

从理论角度而言，固化工艺对固化过程中体系有序度的影响是值得深入研究的一个问题。

初始反响体系的相态可以影响反响速度，而反响速度的快慢也影响到固化树脂的有序度，需要有确切的有序度和交联度的数据，目前尚未解决。

从性能研究和开发角度而言，尚未有系统地表征液晶环氧树脂胶黏剂力学和电性能的报道，同时，利用液晶环氧树脂胶黏剂对普通环氧树脂胶黏剂进展改性是实现环氧树脂胶黏剂高性能化的一个可行途径，具有重要的应用价值。

参考文献

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