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环氧树脂知识大放送

环氧树脂知识大放送

编辑:janger 2017-11-02 13:45:57


概念

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。


简介

英文术语:epoxy Resin ,凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称 为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。


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。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。


环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。


类型

1. 活性氢化物与环氧氯丙烷反应; 

2. 以过氧化氢或过酸(例过醋酸)将双键进行液相氧化;

3. 双键化合物的空气氧化;

4. 其它,由于它的性能并不是十分完美的,同时应用环氧树脂的对象也不是千篇一律的,根据使用的对象不同,对环氧树脂的性能也有所要求,例如有的要求低温快干,有的要求绝缘性能优良------。因而要有的放矢对环氧树脂加以改性


改性的方法

1. 选择固化剂; 

2. 添加反应性稀释剂; 

3. 添加填充剂; 

4. 添加别种热固性或热塑性树脂; 

5. 改良环氧树脂本身。


环氧树脂及其固化物的性能特点


1.力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,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.附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团,赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。

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/℃。所以固化后体积变化不大。

4.工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物,所以可低压成型或接触压成型。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等环保型涂料。

5.优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。

6.稳定性好,抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温),其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。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。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆,又因环氧树脂固化物呈三维网状结构,又能耐油类等的浸渍,大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。

7. 环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。


生产应用现状


国内外环氧树脂生产情况

1.世界环氧树脂生产的地区分布

环氧树脂的生产主要集中在中、日、欧、三个地区,其他还有韩国、美国、台湾地区、泰国、南非和委内瑞拉等。中国大陆的生产能力约占世界总生产能力的60%。

2.世界环氧树脂生产的垄断格局 

世界环氧树脂生产,主要由Shell、Dow、Ciba三大巨头所垄断,另外日本的东都化成、大日本油墨、日本环氧树脂制造公司,韩国的国都化学(与日本东都化成合资)等几家以其先进的生产工艺在世界环氧行业中亦占令人瞩目的一席之地。

3.国内环氧生产厂商情况

中国环氧树脂生产厂家有一百多家,但除了岳阳和无锡等少数几家外,大都规模很小。 由于目前国内环氧树脂厂大多规模小,牌号品种单一,设备落后,树脂质量较低;在目前Shell、Dow、Ciba以及日本几家公司正加紧对中国环氧消费市场渗透抢占的情况下,国内厂家面临着极为严峻的挑战。


国内外环氧需求品种

1.世界环氧树脂的品种牌号

目前,世界上使用最广泛的品种是双酚A型环氧,其次是溴化双酚A型和酚醛型环氧,其它品种生产使用量很小。

2.国内环氧消费品种牌号 

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。

3.环氧树脂在各行业的分配 

目前环氧树脂主要用于涂料行业和电子行业。复合材料成型用环氧(主要应用于电子行业的印刷电路板)占四分之一。


中国环氧树脂的市场前景


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。


1.汽车工业:是我国四大支柱产业之一,且汽车需求量越来越大,与之配套的电泳漆需环氧树脂,到2000年约1万吨,另外维修用漆亦需环氧。

2.船舶、海洋工业:我国是海洋大国,造船大国,21世纪是海洋的世纪。船舶、码头设施、海上建筑、钻井平台、输油管道、海水养殖设施等等,需要大量的环氧涂料(防腐、防海洋生物污染)。专家预测,2000年我国海洋涂料需4万t,其中大部分是环氧防腐涂料。

3.电力工业:我国电力工业规模宏大,且正处于迅速发展阶段,所用环氧正以每年60%的增幅扩大。此领域从发电、输变电到用电都需要环氧,如绝缘材料、干式变压器、开关、互感器、水利、水电工程。仅三峡工程就需环氧近2万t。

4.电子工业:为我国四大支柱产业之一,发展迅猛。“九五”投资是“八五”投资的1200%。预计2000年,仅溴化环氧一项,即需2万t。 

5.集装箱工业:我国集装箱工业发展迅猛,已成为世界主要集装箱生产基地(占世界总量的10%~15%)。预计2000年,集装箱用涂料需3~4万t,其中主要是环氧树脂。

6.食品罐工业:随着生活水平的提高,食品罐头、食品贮存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。

7.就地区来说,长江以南环氧树脂消费异常活跃,而长江以北消费迟钝。因此,随着经济的发展,长江以北特别是东北地区必然是环氧树脂的巨大的潜在市场。

8.就环氧树脂的品种来说,环氧粉末涂料、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。



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