- 中文名
- 环氧树脂
- 外文名
- Epoxy resin
- 化学式
- (C11H12O3)n
- CAS登录号
- 61788-97-4 [2]
- 密 度
- 1.2 g/cm³
- 外 观
- 黄色或透明固体或液体
- 应 用
- 制备热固性复合材料或粘结剂
- 研发时间
- 1936年
- 发明者
- 卡斯坦、格林利
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，可使胶的初黏、耐热性以及水解稳定性等都得到提高。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。
5． 改良环氧树脂本身。
序言简介
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。
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：
3．具有较好的耐热性和电绝缘性。
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。
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、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。
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，建筑结构加固。 |
电子电器 | 金属、陶瓷，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，机械结构的修复、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，陶瓷 | 低毒性，不泛黄 | 文物修补，家庭用 |
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。
工程类别 | 粘接对象 | 典型用途 | 主要组成 |
基础结构 | 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、基础加固、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结构及勾缝；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 |
装潢 | 金属、玻璃、大理石、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 |
用途 | 被粘材料 | 粘结部位 | 典型组成 |
卷边、点焊 | 钢板—钢板 | 发动机罩、门、行李箱底 | 单组分、环氧—聚氯酯 |
补强 | 钢板—FRP 钢板—发泡材料 | 门中部 门把手 | 环氧—偏硼酸三甲酯 环氧—聚酰胺 |
结构粘接 | 碳、玻璃纤维，钢，生铁 | 驱动轴、刹车片 | 单组分环氧原浆料 |
粘结密封 | FRP—涂装钢板 | 车顶—窗框 | 环氧—聚硫橡胶 |
装饰粘接 | 聚丙烯酸酯—聚丙烯 | 后背灯座 | 改性环氧树脂 |
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。
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、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。
2010年开始全球范围内环氧树脂各主要应用市场的需求出现恢复性增长，2011-2013年美国和西欧的环氧树脂需求量分别以3.2%和2.8%的速度增长，2014-2018年将继续保持2%-3%的增长，而受益于中国市场的快速发展，全球环氧树脂需求量将以4.5%左右的速度增长。
虽然全球的环氧树脂业已进入成熟期，未来5年全球环氧树脂行业复合增长率在4%-5%左右。但从国内市场看，2002-2013年国内环氧树脂表观消费量年复合增长率在10%以上，远高于全球环氧树脂行业的平均增长率。预计未来国内环氧树脂行业仍能稳定增长，一方面是全球产业转移使得电子、船舶等下游行业都转移到中国生产，拉动了对环氧树脂的需求；另一方面，国内企业生产产品的质量在不断提高，与国外企业相比逐渐具备比较优势。
国外环氧树脂的品种牌号
国内环氧树脂消费品种牌号
国内实际生产的环氧树脂只有双酚A型的几个牌号。据统计，1997年全国环氧树脂需求量约为110kt，生产量约为30kt，进口量约为60kt。国内环氧的生产品种牌号很单一，主要为双酚A型。 由于国产环氧品质较差，许多要求高的场合须进口国外高品质环氧，如高品质液体环氧、溴化环氧、酚醛环氧等。
环氧树脂在各行业的分配
中国是全球最大也是最后一块环氧树脂市场处女地，中国环氧市场前景十分广阔。
- 容器制造业持续高速发展，罐头涂料需要越来越多的环氧树脂。
- 水性环氧涂料前途无量。此两者是环氧涂料发展的主流。中国是世界第四大粉末涂料生产国，也是亚洲最大的粉末涂料生产国。我国政府已把粉末涂料和水性涂料确定为今后优先发展品种，而水性环氧涂料又在水性涂料行业中占重要地位。
根据用户配方计量添加和使用。
本品在5℃-35℃长期室内保存性能稳定。
1． 形式多样。
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。
4． 收缩性低。
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。
7．化学稳定性。
8． 尺寸稳定性。
9． 耐霉菌。
3． 缩水甘油胺类环氧树脂
5． 脂环族类环氧树脂
（1）二酚基丙烷型环氧树脂
（1）缩水甘油酯类环氧树脂：缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它具有粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘合力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，并且具有良好的耐超低温性，在超低温条件下，仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。
（3）脂环族环氧树脂：这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的，前者环氧基都直接连接在脂环上，而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点：①较高的压缩与拉伸强度；②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能；③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。
环氧树脂及环氧树脂胶粘剂本身无毒，但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物，因此不少环氧树脂“有毒”，国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径，保持环氧树脂“无毒”本色。环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：（1）固化剂；（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂；（5）其它。 其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。
固化剂的选择
1．固化剂种类：
环氧树脂原材料
2．固化剂的用量
（2）用酸酐类时按下式计算：
酸酐用量=MG（0.6~1）/100式中：M=酸酐分子量；G=环氧值（0.6~1）为实验系数
3． 选择固化剂的原则：固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择。
（2）从成本上选择。
改性剂的选择
（5）酚醛树脂类：可改善耐温及耐腐蚀性能。
填料的选择
填料名称 | 作用 |
石棉纤维、玻璃纤维 | 增加韧性、耐冲击性 |
石英粉、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂 | 提高硬度 |
氧化铝、瓷粉 | 增加粘接力，增加机械强度 |
石棉粉、硅胶粉、高温水泥 | 提高耐热性 |
石棉粉、石英粉、石粉 | 降低收缩率 |
铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末 | 增加导热、导电率 |
石墨粉、滑石粉、石英粉 | 提高抗磨性能及润滑性能 |
金刚砂及其它磨料 | 提高抗磨性能 |
云母粉、瓷粉、石英粉 | 增加绝缘性能 |
各种颜料、石墨 | 具有色彩 |
稀释剂的选择
名称 | 二缩水甘油醚 | 多缩水甘油醚 | 环氧丙烷丁基醚 | 环氧丙烷苯基醚 | 二环氧丙烷乙基醚 | 三环氧丙烷丙基醚 |
牌号 | 600 | 630 | 660 | 690 | 669 | 662 |
用量 | ~30% | 同上 | ~15% | 同上 | 同上 | 同上 |
备注 | 需多加计算量固化剂 | 同上 | 同上 | 同上 | 同上 | 同上 |
名称 | 二甲苯 | 甲苯 | 苯 | 丙酮 |
用量 | ~15% | 同上 | 同上 | 同上 |
备注 | 不需多加固化剂 | 同上 | 同上 | 同上 |
环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点，同时具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺性，而且价格适中。采用这类材料的防腐蚀工程一般包括：树脂胶料辅衬的玻璃钢整体面层和隔离层，树脂胶泥和砂浆铺砌的块材面层，树脂胶泥勾缝与灌缝的块材面层，树脂稀胶泥或砂浆制作的单一与复合的整体面层及隔离层，树脂玻璃鳞片胶泥面层等等。选用的材料品种不同，防腐蚀工程的最终产品功能以及适用范围将有很大不同。专家介绍说，防腐蚀工程中常用的环氧树脂除单独使用外，还可以和不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂和呋喃树脂等树脂复合使用，形成复合构造以充分发挥各自的长处、降低成本、提高产品质量、方便施工。也可与其他树脂改性形成改性树脂，改性的方法有物理法和化学法。环氧煤焦油属于较为典型的环氧树脂物理改性产物，使其性能介于环氧树脂和煤焦油之间。物理改性树脂中次要树脂一般占总量的30～50%；树脂进行化学改性后其产物的性能已经发生了根本变化，乙烯基酯树脂实质是最典型的环氧化学改性树脂。有时用综合性能较好的2种或两种以上树脂材料，根据各自的特点在工程的不同部位统一部位的不同构造，依次进行施工可以产生单一材料难以达到的显着效果。
环氧树脂防腐材料主要由以下材料组成。一是环氧树脂，指含有环氧基的聚合物之统称，主要适用于腐蚀性不太强的介质，耐碱性能较突出也能耐一般酸(除氢氟酸外)腐蚀，国外防腐蚀市场对环氧树脂的需用量已经大大减少，主要原因在于耐蚀树脂方面不饱和聚酯树脂已经迅速发展、且品种较多，国内市场由于不饱和聚酯树脂起步较晚，因此环氧树脂仍是防腐蚀领域的主要树脂品种之一。环氧树脂的主要特点是粘结强度高、收缩率低、产品脆性大、价格较高，常温固化的树脂使用温度不超过80℃；二是环氧树脂的固化剂，有胺类、酸酐类、树脂类化合物等几大品种，其中胺类化合物最为常用，它又可以分为脂肪胺、芳香胺及改性胺等几类，由于乙二胺、间苯二胺、苯二甲胺、聚酰胺、二乙烯三胺等化合物的毒性、气味较大，因此逐步被无毒、低毒的新型固化剂(如：T31．590、C20等)替代，这类固化剂对潮湿基层甚至水下也可以固化，所以日益引起人们的重视和好评；三是稀释剂，环氧树脂的稀释通常用非活性稀释剂如：乙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯等，2种非活性稀释剂可以混合使用，有时为了降低固化成品的收缩率、减少孔隙和龟裂也使用活性稀释剂，如环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、多缩水甘油醚等；四是增塑剂、增韧剂，单纯的环氧树脂固化后较脆、冲击韧度、抗弯强度及耐热性能较差，常用增塑剂、增韧剂来使树脂增加可塑性、改善韧性、提高抗弯强度和冲击韧度；五是填充料，粉料、细骨料、粗骨料、玻璃鳞片统称为填充料，加入适当的填充料可以降低制品的成本、改善其性能，在胶液中填充料的用量一般为树脂用量的20～40%(重量)，配制腻子时加入量可较多些，一般可为树脂用量的2～4倍，常用的粉料为石英粉、瓷粉，此外还有石墨粉、辉绿岩粉、滑石粉、云母粉等。
作粘接剂时最好选用中等环氧值（0.25-0.45）的树脂，如6101．634；作浇注料时最好选用高环氧值（大于0.40）的树脂，如618．6101；作涂料用的一般选用低环氧值（小于0.25）的树脂，如601．604．607．609等。
因为这时混合物只是局部固化，新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接，因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何，接近固化的混合物这些能力在减小
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。
优缺对照
首先环氧树脂的优点，这里所说的环氧树脂通常是指双酚A型环氧树脂。
1．单独的环氧树脂应用价值很低，它需要与固化剂配合使用才有实用价值。
4．耐化学性能：在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10% H2SO4、10% HCl、10% HAc、10% NH3、10% H3PO4和30% Na2CO3中可以用两年；而在50% H2SO4和10% HNO3常温浸泡半年；10% NaOH（100℃）浸泡一个月，性能保持不变。
其次，双酚A型环氧树脂的优点固然好，但也有其缺点：
第一、操作粘度大，这在施工方面显的有些不方便
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。
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%)。
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。
类型分类
根据分子结构，环氧树脂大体上可分为五大类：
3、 缩水甘油胺类环氧树脂
5、 脂环族类环氧树脂
复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。
1、 缩水甘油醚类环氧树脂
（1）二酚基丙烷型环氧树脂
二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。
工业上作为树脂的控制指标如下：
①环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标，工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是：含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。
④挥发分。
⑤粘度或软化点。
(2)酚醛多环氧树脂 酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂，它与二酚基丙烷型环氧树脂相比，在线型分子中含有两个以上的环氧基，因此固化后产物的交联密度大，具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。
(3)其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂 这类树脂中具有实用性的代表有：间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂，这些多官能缩水甘油醚树脂固化后具有高的热变形温度和刚性，可单独或者与通用E型树脂共混，供作高性能复合材料(ACM)、印刷线路板等基体材料。
2、其它类型环氧树脂
(1)缩水甘油酯类环氧树脂 缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它具有粘度低，使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好;电绝缘性好;耐气候性好，并且具有良好的耐超低温性，在超低温条件下，仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。
(2)缩水甘油胺类环氧树脂 这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高，交联密度大，耐热性显著提高。目前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强的复合材料(CFRP)用于飞机二次结构材料。
