环氧树脂胶粘剂

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2018-05-03 环球过滤分离技术网


          环氧树脂（Epoxy Resin）泛指含2个或2个以上环氧基团，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机结构为骨架，在适当条件下可以交联固化的一类重要的热固性树脂，是胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。环氧树脂既包括含环氧基的低聚物，也包括含环氧基团的低分子化合物。
一、发展历史及性能特点
1、发展史

1891年，德国的Lindmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反应生产了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现采用过氧化苯甲酰可使烯烃氧化生成环氧化合物。这两种合成反应至今仍是环氧树脂的主要合成路线。
20世纪30年代，美国和瑞士的研究者对双酚A和环氧氯丙烷缩聚反应能制得环氧树脂进行了大量的研究工作。
1947年美国Devoe&Raynolds公司开发出环氧氯丙烷-双酚A树脂的技术，并第一次进行工业化生产。
1955年—1960年，美国联碳化学和DOW公司分别推出脂环族和酚醛环氧等新型环氧树脂。
我国环氧树脂的研究开始于1956年，并于1958年在上海实现工业化生产。
1980年，国内已形成了从单体、树脂到辅助材料，从科研、生产到应用的完整的工业化体系。
2、分类

根据分子结构，环氧树脂大体可分为五大类:缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺、线型脂肪族类及脂环族类环氧树脂。目前用量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚类，其中又以双酚A型为主（结构式见图1），约占总产量85%以上。

图1 双酚A型环氧树脂结构式
按环氧基的数量分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。对反应性树脂而言，官能团的数量非常重要。
按室温下树脂的状态分为液态环氧树脂和固态环氧树脂，这在实际使用时很重要。液态树脂可用作浇注料、无溶剂胶粘剂和涂料等。固态树脂可用于粉末涂料和固态成型材料等。
根据分子量的不同，又可分为高、中、低分子量环氧树脂，一般将数均分子量小于400的环氧树脂称为低分子量产品，其主要成分为二环氧甘油醚；将数均分子量1400作为区分中、高分子量环氧树脂的依据。
3、环氧树脂的性能

环氧树脂中含有独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配，因而具有许多优异的性能，但也存在低温固化慢和耐候性差等缺点，优缺点性能见表1。
表1 环氧树脂性能优缺点

二、生产现状
1、生产工艺

双酚A型环氧树脂生产工艺一般分为一步法和两步法。一步法是由双酚A与环氧氯丙烷直接反应制取环氧树脂，常用于低、中分子量环氧树脂的合成；两步法是低分子量树脂继续与双酚 A 反应。高分子量环氧树脂可用一步法合成，也可用两步法合成。工艺流程见图2。
1)液态双酚A型环氧树脂的生产工艺
一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚，即开环和闭环反应在同一反应条件下进行的。目前国内产量最大的E—44环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。     
二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂(如季铵盐)作用下，第一步通过加成反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体，第二步在NaOH存在下进行闭环反应，生成环氧树脂。二步法的优点是：反应时间短；操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。国产E—51、E—54环氧树脂就是采用二步法工艺合成的。
2)固态双酚A型环氧树脂的生产工艺
一步法 ( 国外称Taffy法)可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂法，是将双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于制造中等分子量的固态环氧树脂，国内生产的 E-20、E-14、E-12等环氧树脂基本上均采用此法。
两步法 ( 国外称Advancement法)，可分为本体聚合法和催化聚合法，是将低分子量液态E型环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树脂，国内生产的 E-10、E-06、E-03 等环氧树脂都是采用此种方法。

环氧胶粘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、非金属材料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，有万能胶之称。
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