浅谈环氧树脂的发展及性能应用

概述：简述环氧树脂的发展概况，介绍环氧树脂及固化剂的特性，为研发人员选择使用提供理论根据和实际资料。

一．前言

 环氧树脂的发展及应用至今已历时50多年了，产量不断增加，质量不断提高，新品种不断涌现，涂料工业所用的环氧树脂约占其总产量的一半之多，制得众多的高性能涂料，例如食品罐及软饮料罐内壁涂料、船舶及重防腐蚀涂料、工业地坪涂料、绝缘漆等均以环氧树脂制成，粉末涂料不论是纯环氧、或环氧/聚酯均耗用大量环氧树脂，全世界每年生产1000万辆汽车，汽车的阴极电沉积底漆主要用环氧树脂为主要成分。

二．环氧树脂的发展

环氧树脂的合成方法发明于30年代，在40年代环氧树脂的应用得到推广，随后美国的壳牌公司（Shell公司）、瑞士的汽巴公司相继投入工业生产，此后发展速度很快。美国的壳牌公司致力于开发新型多元醇，以制备高性能涂料。在50年代美国壳牌公司生产的环氧树脂，按不同分子量，主要有下列一些品种：Epon828、Epon834、Epon1001、Epon1004、Epon 1007、Epon1009。

我国在1956年也开始试制环氧树脂，1958年春在上海树脂厂试产的环氧树脂的品种颇近于借鉴Shell公司产品编号，当时按上海树脂厂产品分类定名为628、634、601、604，后来国内兄弟工厂常沿用此命名。

美国的壳牌公司（Shell公司）树脂，于2000年12月由阿波罗集团收购，更名为：锐意卓越产品公司。于2005年6月又更名为：瀚森化工有限公司。该公司（前壳牌Shell）自1948年首家成功大量生产环氧树脂以来，一直是环氧树脂，固化剂及叔碳酸衍生物行业的领导者。生产厂和研究中心主要位于欧美，全球都有业务、生产和研发中心。目前年产量约40万吨，年销售额约10亿美金。用户遍及从涂料到结构应用的各个领域。还有水性环氧系统的生产和研发方面都是全球领先水平。

三．环氧树脂的性能

  环氧树脂本身是热塑性的，要使环氧树脂制成有用的涂料或物质，就必须使环氧树脂与固化剂进行反应，交联而成为网状结构的大分子，才能显示出各种优良的性能。环氧树脂牌号很多，也各有特点

四．环氧树脂固化剂的性能

环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂来实现的。固化剂大多是直接参加反应而结合在涂膜结构中，也称交联剂。环氧树脂的品种较多，所以固化剂的种类更为繁多，可借以调节涂膜的性能、固化条件，如常温固化、加热固化、低温固化、潮湿固化、水下固化等。

五．固化后环氧树脂的性能与应用

（一）性能

环氧树脂和固化剂一起交联后，变成体型结构的不溶不熔的高聚物。其性能表现为以下几个方面：

1.涂膜对金属（钢、铁、铝等）、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性均有优良的附着力。因为环氧树脂有许多羟基及醚键，能与底材吸引。

2.抗化学品性能优良。因环氧树脂的分子链是碳—碳键和醚键构成的，化学性能很稳定。结构中含有的脂肪族羟基和碱不起作用。又因为环氧树脂固化后呈三维网状结构，又能耐油类等浸渍，大量应用于油罐、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。

3..环氧树脂对湿面有一定的润湿力。尤其在使用聚酰胺树脂作固化剂时，可制成水下施工涂料，能排挤物面的水而涂布，用于水下结构的抢修和水下结构的防腐蚀施工。

4.环氧树脂本身的分子量不高，能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料，符合近年的环保要求，并能获得厚膜涂层。

5.环氧树脂含有环氧基及羟基两种活泼基团，能与多元胺、聚酰胺树脂、酚醛树脂、氨基树脂、多异氰酸脂等配合，制成许多种涂料，既可常温干燥，也可高温烘烤，以满足不同的施工要求。

 6.环氧树脂具有优良的电绝缘性质，用于浇注密封、浸渍漆等。

 （二）应用

  在我公司网站介绍了各种牌号不同特性的环氧树脂和固化剂均是瀚森化工有限公司（前壳牌Shell）的产品，在熟悉了这些原料产品的特性后，再根据涂料产品的技术指标要求：如涂料的施工条件、固化时间、物理机械性能、耐化学性能等，选择合适牌号的环氧树脂与合适牌号的固化剂，配套使用。举例如下：

1.自流平环氧地坪（无溶剂型）

 夏季：选择环氧828+活性稀释剂（E-10P）/固化剂3274体系等

   春秋季：选择环氧828+活性稀释剂（E-10P）/固化剂3380+3274体系

         或环氧828+活性稀释剂（E-10P）/固化剂3370+3274体系

         或环氧828+活性稀释剂（E-10P）/固化剂3380体系等

2.弹性地坪（无溶剂型）：   

       选择环氧828+活性稀释剂（E-10P）/固化剂3164  体系

3.用于水罐、水壶内壁（常温干燥）：选择环氧828 /固化剂F206体系等

4.强耐酸、碱等化学性能：选择环氧862 /固化剂3271体系

5.低温（5—10℃）快速固化：选择3251做固化剂。

6.低温（零下7℃）固化（溶剂型）：

   选择环氧1001X75 /固化剂3292-FX-60体系

7.防腐涂料颜色要求不高或非浅色涂料、溶剂型地坪：

   选择环氧1001 /固化剂3915、3925、3940体系

        或环氧828 /固化剂3915、3925、3940体系等

8.防腐涂料浅颜色、溶剂型地坪：

       选择环氧1001 /固化剂3115、3125、3140体系

         或环氧828/固化剂3115、3125、3140体系等                                

9.电子胶、电子涂料：选择828EL环氧树脂

10.卷材涂料、食品罐烘漆：选择1007、1009等环氧树脂

11.阴极电泳：选择828、1001、1002、1004等环氧树脂

12.胶粘剂：选择3090、3072、3055、等固化剂

13.潮湿固化：选择185、3072等固化剂

14.水下固化：选择828/3502体系

15.快速固化剂有：3251、3370、3072等

总之，只要合理选择使用以上原料，再经过试验确定出最佳配方及生产工艺，才能充分发挥出涂料的性能优势，以满足各个领域不同行业的需要。

六.水性环氧系统                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                                                随着对环境保护要求的日益严格，发展和推广低VOC甚至零VOC的环保涂料是大势所趋，所以水性环氧树脂涂料正在与时俱进的发展。瀚森化工有限公司（前壳牌Shell），水性环氧系统的生产和研发方面都是在全球领先，其性能已可达到与溶剂型环氧涂料相当的水平。目前水性环氧树脂涂料的应用主要包括以下几个面：

（1）混凝土、水泥地面封闭底漆：水性环氧树脂涂料可在混凝土表面施工，对混凝土表面有良好的附着力，并可防止泛碱，同时水性环氧漆膜具有透气性，但还不透水的特性，可克服混凝土、水泥地返潮的问题，适合作为混凝土、水泥地面的封闭底漆。

（2）工业地坪涂料：水性环氧气味小，涂层表面易于清洗，特别适用于医院、食品厂、超市、乳品厂和化妆品厂等需要保持高度清洁的场所。如需二次装修，不影响重涂性，新老涂层仍保持良好的粘附性。

（3