环氧树脂胶黏剂文献综述

环氧树脂胶黏剂文献综述

摘要：作为一种具有良好粘结力及耐腐蚀性能的高分子材料，环氧树脂以其优良的机械强度和绝缘性能领先于其他热固型高分子材料，成为现阶段胶类产品发展的趋势和代表，并在国民经济产业构成中起到了相当重要的作用，其技术水平及推广应用的范围已成为衡量国家工业化水平的一个重要指标。本文从对环氧树脂特性与用途的分析入手，综述了国内外环氧树脂胶粘剂消费市场及其应用的现状，并重点对环氧树脂胶粘剂的改性加以阐述。

关键词：环氧树脂胶黏剂改性

一.引言

环氧树脂是指分子中平均含有一个以上环氧基团而分子量不高的聚合物的统称。在各类环氧树脂中，产量最大，应用最广的是由环氧氯丙烷与二酚基丙烷在碱的作用下缩聚而成的具有线型结构的热塑性的高聚物[1]。作为胶黏剂使用时，一般为低分子量液体环氧树脂，其分子量一般在340—700 之间。环氧树脂有极强的粘结力，它对大部分材料如：木材、金属、玻璃、塑料、皮革、陶瓷、纤维等都有良好的粘结性能，只对少数材料如：聚苯乙烯聚氯乙烯等粘结力较差。近年来，环氧树脂总的发展趋势是寻找高耐热性、高强度、高韧性，以及能在低温或其他特殊环境下固化的、操作简便的新颖树脂体系。通常情况下，工程上应用的环氧树脂胶粘剂主要是由基料、稀释剂、固化剂等原料配置而成的，由于其低廉的成本，良好的粘接性能和

简便的粘结工艺已在汽车制造、电子电器及航天工业领域得到了广泛的推广和应用。现阶段，随着对环氧树脂特性的深入研究，新工艺、新配方得到了不断的使用，具有高性能的环氧树脂胶粘剂陆续出现。因而对于近年来环氧树脂胶粘剂发展状况及相关技术的研究具有非常重要的现实意义。

二、环氧树脂胶粘剂特性与应用分析

环氧树脂具有许多独特的优良性能，主要表现在以下几个方面：1．良好的加工工艺性；2．高度的粘结力；3．收缩性小；4 .稳定性好；5．具有优良的电绝缘性能；6. 由于结构中含有环氧基、醚键等，同时结构很紧密，所以有良好的机械性能；7.因含有稳定的苯环及醚键，因而热稳定性也很好；8、吸水率低，室温下的吸水率在 0.5％以下。由于环氧树脂具有优良的粘结性、绝缘性以及耐化学腐蚀性等优异的特点，所以在许多工业部门，包括造船、化工、电器直至国防、航天飞船等方面都得到极为广泛的应用，它可以作胶粘剂、作层压材料、作浇筑等磨具，并可以用作涂料等，特别是近年来，许多性能优异的新品种相继问世，使环氧树脂的用途越来越广。环氧树脂对金属与金属，金属与非金属等材料都有很强的粘结力，故而用途广泛的胶粘剂，熟称“万能胶”。用它粘合拖拉机及起重机上的吊件可以承受l2吨的载荷。由于环氧树脂可以在室温固化，固化后叉可经受高低温作用，这就对一些不能经受高温的精密部件的紧固极为适用，光学仪器，蜂巢结构材料等的的胶粘剂已广泛使用环氧树脂。环氧树脂虽具有优异的粘接性能，但其本身延伸率低、脆性大、胶接件不耐疲劳，为此需各种弹性体或热塑性树脂加以改性。还通过特殊配方和应用工艺，缩短固化时间，提高耐热性，并且可以在短时间内耐热温度达 300 ℃以上。作为胶粘剂它有如下特点：能胶合薄厚不同的各种材料，能胶合二种不同金属材料或各种金属和非金属材料，连接后又完全平整的表面；胶缝不漏气，耐化学腐蚀，有绝缘和密封性等性能；不用钻孔，因而不会减小强度；应力均匀；胶合

工艺简单，能够大幅降低生产成本。

三、国内外环氧树脂胶粘剂发展现状分析1．国外环氧胶市场现状分析

近 l0 年来，美国和西欧环氧树脂消费市场年均增长率分别为 2 ％和 117 ％。1999 年美国消费量为 5 万吨，如果按照之前2005 ～20 10 年美国年增长率的2％计算的话，那么到 2015 年美国环氧树脂消费量将递增到 20 万吨左右。美国近年来消费增长主要在汽车和工业方面，其消费比例分别为 2O ％和 3 5 ％，今后几年其消费比例不会发生较大改变【2】。美国目前200多家公司生产环氧胶粘剂，其中较大的有十几家，环氧树脂胶粘剂约占环氧树脂总产量的l0 ％。西欧环氧树脂胶粘剂占环氧树脂总产量的 5.8 ％,主要集中在英、法、德3国，其产量约占西欧环氧胶总量的 60 ％。而我们的近邻日本，其环氧胶市场 2010 年产量为 3.7 万 t，消费比例最大的是建筑业，占s 3 ％；其次是土木工程,占3O ％。【1】

2．国内环氧胶粘剂市场现况分析

我国环氧树脂是从上世纪 5O 年代末开发研制的，经过 40 多年的发展,特别是改革开放以来,随着国民经济的飞速发展,环氧胶粘剂产量和消费量逐年递增。1999 年我国环氧树脂粘剂产量为2.5万吨,2002年即达到3.5万 t ,20 10 年为 9 万吨。目前我国大陆及台湾省有多家从事环氧树脂胶粘剂研发生产的科研单位和公司，如天津合成材料工业研究所、黑龙江省石油化学所长春、人造、兴亚化学等单位。在我国环氧胶主要用于土木工程、建筑、电机、制鞋、木工、胶合板和电子工业等领域。

四、环氧树脂胶粘剂改性方法

1、高强度环氧树脂胶粘剂

要提高环氧树脂强度，一般通过添加第二组分来增韧树脂，提高环氧树脂的韧性。主要有液态橡胶增韧、聚氨酯增韧、弹性微球增韧、热致液晶聚合物(T L — c P) 增韧和聚合物共混、共聚改性等。2．水性环氧胶粘剂

环氧树脂本身一般水性化较难，目前使环氧树脂水性化的方法主要有:醚化、酯化、接枝和聚合型乳化剂乳液聚合等方法。对引入羧基使环氧树脂水基化的乳液，可以应用能与羧基交联的固化剂，比如聚氨丙啶树脂和碳酰胺等。

3．环氧树脂压敏胶

由环氧树脂丁腈橡胶、双氰胺和 22 甲基咪唑等的丁酮溶液，涂布纸上干燥后得到压敏胶带其、耐热性能和耐湿性能优良。如环氧树脂与羧端基聚丁二烯、唑啉等配合制备压敏胶,其剥离强度也非常高。

4.耐热性环氧胶黏剂

国内有关环氧树脂耐热改性方面的研究成果，一方面通过与含刚性骨架的聚合物共混、共聚，如：木质素分子结构中所包含的酚羟基和醇羟基，能进行环氧化反应；尤其是木质素分子结构中还具有芳香环，在这个优势下所合成的环氧树脂刚性较高、热稳定性较高，而且耐溶剂性。【3】添加纳米粒子等可以提高环氧树脂的耐热性；另一方面通过对耐热固化剂的选择，引入有机硅等改变环氧树脂分子链结构等也可以实现环氧树脂耐热性能的改善。【4】

5.热塑性树脂增韧环氧树脂胶黏剂

梁伟荣【5】等研究了 PES 增韧环氧树脂的微观结构和热力学性质，分析了其增韧机理，发现增韧体系呈明显的两相结构，在一定范围聚醚砜能大幅度提高体系的冲击强度而不降低耐热性和刚性，分散相PES 颗粒“冷拉”时吸收大量能量，使体系韧性大增。热塑性树脂连续贯穿于热固性树脂之中，其本身具有一定韧性和较高的断裂伸长率，与橡胶增韧环氧树脂的机理有一定的相似性，一般可采用剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量及分散相颗粒引发裂纹钉锚作用等来解释【6-7】，这种交联网络结构材料具有优良的韧性。