环氧树脂基固体材料运用中的问题及对策

司稳琴

（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730000)

环氧树脂通常是指包含两个及以上环氧基团的高分子有机化合物，大多数的相对分子量都较低，只有极个别的相对分子量较高。环氧树脂分子的主要特征是具有十分活泼的环氧基团，而环氧基团在其分子链之中通过处于不同的位置从而使环氧树脂形成不同的结构状态，由于环氧基团的存在，在环氧树脂与固化剂发生反应之后可以产生固体状态的高分子聚合物。在2004年之前，环氧树脂的进口量一直处于增加态势，而在这之后，随着产能的提高，进口量逐渐平稳，出口量则随着产能的增长而不断增长。国内对于环氧树脂的生产技术相较于国外的工艺还有着较大的差距，在生产过程中还有着较多的问题，在面对环氧树脂的巨大需求时，国内企业依然有着较大的生存发展空间。

1 环氧树脂的应用特性

环氧树脂由于其环氧基团的不同位置，具有不同的结构形态，而这些结构形态也赋予了环氧树脂丰富的应用特性。①形式的多样性。通过对环氧树脂具体的应用环境和性能要求的分析，有选择地进行能满足材料物化性能需求的固化反应。环氧树脂的固化范围很广，从低黏度到热耐受性高的固体材料，都属于其的固化范围。②固化反应十分方便。只要选择相应的固化剂，环氧树脂的固化在0～180℃皆可以进行。③强大的黏附性。由于环氧树脂特殊的分子链构造，使得其对于其他物质的有着强大的黏附性。其分子链中羟基和醚键都具有较强的稳定性，从而使得环氧树脂在固化反应后，其材料收缩性能差，材料自身的内应力较小，这些特性有效地保障了其黏接能力和黏接强度。④收缩性能差。由于环氧树脂的固化往往是通过环氧基的聚合反应来进行，没有相关衍生物的出现，和其他树脂相比，在固化后，收缩性更低。⑤力学性能。经过不同选择进行固化后的环氧树脂，其往往具有不同却同样优良的力学性能。⑥电性能。通过对固化剂的有效选择，在进行相关反应后所得到的环氧树脂基固体材料具有高介电性能，并且对表面漏电和电弧都有着相当强的耐受性，是一种极好的绝缘材料。⑦化学稳定性。环氧树脂的固化和改性剂体系一般都具有优异的耐碱、耐酸、耐溶剂等化学性能。化学稳定性主要取决于所选的环氧树脂和其固化剂。所选择的环氧树脂和其固化剂可以有效地使其固化剂具有特殊的尺寸和化学稳定性。⑧优异的尺寸和化学稳定性。上述性能的合成应用使得环氧树脂固化体系可以具有优异的化学尺寸稳定性和化学耐久性。⑨能抵抗有害霉菌。经过固化后的环氧树脂固化体系对大多数有害霉菌都具有很强的抵抗力，可以在恶劣的环境中生存和使用。

2 环氧树脂的类型分类

2.1 缩水甘油醚类环氧树脂

缩水甘油醚类合成的环氧树脂主要是通过将一些含有活泼氢分子结构的酚类或醇类和环氧氯丙烷通过缩聚反应进行结合来形成的。缩水甘油醚类合成的环氧树脂通常具有不同的化学结构和物理性质，例如：

（1）二酚基丙烷型环氧树脂主要是通过使二酚基丙烷和环氧氯丙烷进行缩聚反应而成，在反应过程中，作为重要指标的环氧值主要是用来划分环氧树脂型号，而无机氯含量则主要对环氧树脂的固化和电性能产生影响，而有机氯的含量则主要是反映氯醇基的剩余未反应含量，其同样对环氧树脂的固化和固化物的化学物理性能产生影响。

（2）酚醛多环氧树脂主要是通过缩聚反应而形成的。与二酚基丙烷型环氧树脂的主要差别是其在材料分子中有两个及以上的环氧基，从而使得固化反应后的酚醛多环氧树脂具有更高的分子交联密度，从而有着更好的热稳定物化性质，其在力学实验中性能更佳，绝缘性更好，耐水性和抗腐蚀性也十分优良。

（3）脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂的黏性相对较低，由于其长链线型的特殊分子结构，使得其形成的材料具有较强的柔韧性。

2.2 缩水甘油酯类环氧树脂

缩水甘油酯类环氧树脂的黏性较低，其使用时的做工要求较高，在反应过程中其材料具有相当高的活性，相对于通用的环氧树脂来说，其固化物具有更高的黏合力和更好的力学性质，该种环氧树脂的电绝缘性十分好，并且具有较强的温度耐受性，保障了其在超低温条件下依然具有较强的黏接强度，且具有较好的表面光泽度、透光性以及对恶劣气候的耐受程度。

2.3 缩水甘油胺类环氧树脂

缩水甘油胺类环氧树脂相比其他环氧树脂来说，其多官能度和环氧量高，材料的分子交联密度也相对较高，而在对其进行固化反应之后，所得材料的热耐受性也明显提高。在当前研究运用中，其更加优越的黏接性和热耐受性也被广泛关注和使用，最为明显的例子是利用该材料进行炭纤维增强，使得其材料的物化性质能够满足飞机二次结构材料的使用要求。

2.4 线型脂肪族类环氧树脂

线型脂环族环氧树脂是脂环族烯烃经过环氧化反应而制造的，其分子构造相较于其他环氧树脂具有特殊性，从而使得经过固化反应而得到的固化物有着较好的收缩性，其拉伸能力也比较高，在较高温度条件下依然有着良好的物化性能，并且具有耐电弧以及耐紫外线的特性，对恶劣气候的适应性很强。

3 环氧树脂基固体材料运用中的问题及对策

环氧树脂基固体材料在运用过程中有着一些问题，主要是对机械强度以及固化剂选择上出现了一些问题，导致固体材料性能的差异。

机械强度主要是由环氧值决定的，环氧值高低决定了材料的强度大小，环氧值较大，其强度较高，但是材料韧性较弱，比较脆，环氧值中等情况下，所获得的材料强度和韧性均等，在环氧值偏低时，所得到的材料强度也较低，因此，想要获得需要的材料强度，应当对环氧值进行控制，使得材料的强度符合要求。

对于环氧树脂来说，能与其反应的固化剂种类很多，由于不同环氧树脂类型所需的固化剂种类和用量都不相同，不同种类和用量对于环氧树脂的物化性能影响较大，因此，在具体选择的过程中，应当根据所需材料的要求进行选择，保障所需的物化性能。而有的材料不能进行加热，便只能选择无须加热的固化剂，另外，根据固化反应所得材料的不同用途，还应当注意固化剂的毒性，防止出现使用事故，并且有利于生产的安全性。

4 结语

环氧树脂基固体材料的用途广泛，根据固化剂和改性剂以及反应控制指标的不同进行选择，能够得到物化性质不同的材料。在人们需求的不断变化中，环氧树脂材料的运用场景和运用次数越来越多，大到航空材料，小到生活所需，都能见到环氧树脂基固体材料的存在，相较于其他材料，环氧树脂的鞣性能力、抗剪压能力、抗弯能力、绝缘性能等都有着不同的优势和易得性。随着产量的不断提高，对于环氧树脂基固体材料的研究和运用也将越来越深入。