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胶水资料

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。

一、应用特性

1、形式多样。

各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。

2、固化方便。

选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。

3、粘附力强。

环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。

环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。

4、收缩性低。

环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。

它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。

5、力学性能。

固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。

6、电性能。

固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

7、化学稳定性。

通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。

像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。

适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。

8、尺寸稳定性。

上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。

9、耐霉菌。

固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。

二、类型分类

根据分子结构，环氧树脂大体上可分为五大类：

1、缩水甘油醚类环氧树脂

2、缩水甘油酯类环氧树脂

3、缩水甘油胺类环氧树脂

4、线型脂肪族类环氧树脂

5、脂环族类环氧树脂

复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。

其次是缩水甘油胺类环氧树脂。

1、缩水甘油醚类环氧树脂

缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。

（1）二酚基丙烷型环氧树脂二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。

工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。

其中大多数的分子是含有两个环氧基端的线型结构。

少数分子可能支化，极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。

因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。

工业上作为树脂的控制指标如下：

①环氧值。

环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标，工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。

环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。

环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。

环氧当量的含义是：

含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。

②无机氯含量。

树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化，同时也影响固化树脂的电性能，因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。

③有机氯含量。

树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量，它含量应尽可能地降低，否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。

④挥发分。

⑤粘度或软化点。

（2）酚醛多环氧树脂酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂，它与二酚基丙烷型环氧树脂相比，在线型分子中含有两个以上的环氧基，因此固化后产物的交联密度大，具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。

它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。

（3）其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂这类树脂中具有实用性的代表有：

间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂，这些多官能缩水甘油醚树脂固化后具有高的热变形温度和刚性，可单独

或者与通用E型树脂共混，供作高性能复合材料（ACM）、印刷线路板等基体材料。

（4）脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上的环氧基，这类树脂绝大多数粘度很低；大多数是长链线型分子，因此富有柔韧性。

2、其它类型环氧树脂

（1）缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它具有粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘合力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，并且具有良好的耐超低温性，在超低温条件下，仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。

有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。

（2）缩水甘油胺类环氧树脂这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高，交联密度大，耐热性显著提高。

上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强的复合材料（CFRP）用于飞机二次结构材料。

（3）脂环族环氧树脂这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的，它们的分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异，前者环氧基都直接连接在脂环上，而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。

脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点：

①较高的压缩与拉伸强度；②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能；③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。

（4）脂肪族环氧树脂这类环氧树脂分子结构里不仅无苯核，也无脂环结构。

仅有脂肪链，环氧基与脂肪链相连。

环氧化聚丁二烯树脂固化后的强度、韧性、粘接性、耐正负温度性能都良好。

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。

环氧树脂胶粘剂

百科名片

环氧树脂胶粘剂（简称环氧胶粘剂或环氧胶）从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。

但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。

环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。

1.按胶粘剂形态分类

2.按固化条件分类

3.按胶接强度分类

4.按用途分类

5.其他分类

涂料领域

1.复合材料领域

2.粘接剂领域

定义

　　环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成。

为改善某些性能，满足不同用途还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。

由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称，在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。

　　。

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分类

　　环氧树脂胶粘剂的品种很多，其分类的方法和分类的指标尚未统一。

按胶粘剂形态分类

　　无溶剂型胶粘剂、（有机）溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂（又可分为水乳型和水溶型两种）、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂（环氧胶膜）等。

按固化条件分类

　　1）冷固化胶（不加热固化胶）。

又分为：

　　低温固化胶，固化温度＜15℃；

　　室温固化胶，固化温度15—40℃。

　　2）热固化胶。

又可分为：

　　中温固化胶，固化温度约80—120℃；

　　高温固化胶，固化温度＞150℃。

　　3）其他方式固化胶，如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化胶等。

按胶接强度分类

　　1）结构胶，抗剪及抗拉强度大，而且还应有较高的不均匀扯离强度，使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等栽荷。

同时还应具有较高的耐热性和耐候性。

通常钢-钢室温抗剪强度＞25MPa，抗拉强度≥33MPa。

不均匀扯离强度＞40kN／m。

　　2）次受力结构胶，能承受中等载荷。

通常抗剪强度17—25MPa，不均匀扯离强度20—50kN／m。

　　3）非结构胶，即通用型胶粘剂。

其室温强度还比较高，但随温度的升高，胶接强度下降较快。

只能用于受力不大的部位。

按用途分类

　　1）通用型胶粘剂。

　　2）特种胶粘剂。

如耐高温胶（使用温度≥150℃）、耐低温胶（可耐—50℃或更低的温度）、应变胶（粘贴应变片用）、导电胶（体积电阻率10-3～10-4Ω·cm）、密封胶（真空密封、机械密封用）、光学胶（无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配）、耐腐蚀胶、结构胶等。

其他分类

　　也可按固化剂的类型来分类，如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。

还可分为双组分胶和单组分胶，纯环氧胶和改性环氧胶（如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等）。

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胶粘原理

　　环氧胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。

环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程，包括浸润、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。

胶接性能（强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等）不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性，而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境（应力、温度、湿度、介质等）的制约。

因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。

环氧胶粘剂的性能必须与上述影响胶接性能的诸因素相适应，才能获得最佳结果。

用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体，或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中，其性能会有极大的差别。

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优点

　　环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂比较，具有以下优点：

（1）环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以其胶接强度很高。

（2）环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生。

胶层的体积收缩率小，约1％一2％，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。

加入填料后可降到0．2％以下。

环氧固化物的线胀系数也很小。

因此内应力小，对胶接强度影响小。

加之环氧固化物的蠕变小，所以胶层的尺寸稳定性好。

　　（3）环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性（如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等），并具有所要求的使用性能（如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导磁、导热等）。

　　（4）与多种有机物（单体、树脂、橡胶）和无机物（如填料等）具有很好的相容性和反应性，易于进行共聚、交联、共混、填充等改性，以提高胶层的性能。

　　（5）耐腐蚀性及介电性能好。

能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀。

体积电阻率1013—1016Ω·cm，介电强度16—35kV／mm。

　　（6）通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大，配制简易，可接触压成型，能大规模应用。

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缺点

　　环氧胶粘剂的主要缺点——

（1）不增韧时，固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。

（2）对极性小的材料（如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等）粘接力小。

必须先进行表面活化处理。

　　（3）有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。

设计配方时应尽量避免选用，施工操作时应加强通风和防护。

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制备

　　环氧胶粘剂的制备方法大致有下列几种类型：

（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。

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应用

　　改性环氧树脂胶粘剂及制备方法，克服了一般环氧胶粘剂的脆性、耐温性差的缺点，其主要技术特征是以聚氨酯预聚物改性环氧树脂（A组分）与自制的固化剂（B组分）按10∶1～1∶1（重量比）的比例配制成耐高温、韧性好、反应活性大的固化体系。

其中聚氨酯预聚物为端羟基聚硅氧烷和二异氰酸酯按一定比例在一定条件下反应制成异氰酸酯基团封端的聚硅氧烷聚氨酯预聚物，再采用此聚氨酯预聚物对环氧树脂进行改性处理。

而自制的固化剂由二元胺、咪唑类化合物、硅烷偶联剂，无机填料以及催化剂组成。

此改性环氧树脂胶粘剂可室温固化，在200℃下可长期使用，或-5℃固化耐温150℃；粘接强度达15-30MPa；T型剥离强度达35-65N/cm，具有优异的耐油、耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂的性能，可粘接潮湿面，油面及金属、塑料、陶瓷、硬质橡皮、木材等。

涂料领域

　　应用于汽车：

底盘底漆、部件漆，槽车内壁涂料

　　应用于容器：

食品罐内、外壁涂料，贮槽内外壁防腐涂料，压力罐防腐

　　应用于工厂设备：

设备、管道防腐涂料，冰箱、洗衣机外层涂料，电器设备绝缘涂料

　　应用于土建：

桥梁防腐涂料，钢结构防腐涂料，水坭制品防渗涂料，地坪涂料，装饰涂料，功能涂料、钢丝网水泥闸门

　　应用于船舶：

底货仓内壁涂料，海上集装箱涂料，钢铁部件防腐涂料

　　应用于其它：

钢家具粉末涂料，电阻元件粉末涂料，钢制部件粉末涂料，阀体防腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太阳能热水器、太阳能电池板、武器

复合材料领域

　　应用于汽车：

玻璃钢车壳，玻璃钢地板，玻璃钢槽车,控制系统仪器仪表电器零部件，显示器,汽车干式点火线圈,玻璃钢部件、防滑粒方向盘套、环氧树脂局部加强材料、

　　应用于工厂设备：

玻璃钢氧气瓶，玻璃钢贮槽，玻璃钢容器、管道，模具，螺旋浆，织机箭杆，飞机蜂窝结构件，引擎盖，辊筒，轴，装机基础找平，自流平地坪、电磁线圈，先导阀、玻璃零部件、玻璃钢泵阀，电碳制品、建筑工程结构件、机用传动装置部件

　　应用于绝缘材料：

覆铜板，玻璃钢板、管、棒，变压器，继电器，高压开关，绝缘子，互感器，阻抗器，电缆头，电子器件、元件的密封或包封和塑封，报警器、固体电源、FBT回扫变压器、聚焦电位器、摩托车、汽车等机动车辆点火线圈、电子、电器零部件、发光二极管，信号灯，全封闭蓄电池，电机封装,温度变送器、录音机磁头、线路板封闭、集成电路、二、三极管分立器件、无源滤波器、LED的结构封装、封装太阳能电池板、电源组件、IC调节器和固态继电器、煤矿安全巡查系统、本质安全型模块、自动重合器

　　应用于体育用品：

玻璃钢安全帽，球拍，高尔夫球杆，钓鱼杆，保龄球，雪撬，冲浪板，玻璃钢赛艇、帆船、赛车、躺椅、曲棍球杆

　　应用于其它：

飞机机身、直升机螺旋叶片，风力发电机叶片，医学仪器、手术刀柄,心脏起搏器、工艺品珠宝、阀门密封件、水工建筑工程、场致发光屏、混凝土抗磨层、保温材料、动物模型、航天飞行器、船用尾轴、舵轴、化学木材、塔身加固、磁悬浮列车轨道、太阳能电池乐器、环氧装饰品、玻璃钢帐篷杆具、刀柄、窗户、家具、泵、拐杖、显卡、红外滤光器、数字显示器、矩阵辐射器、发光二极管与光电二极管、实验室台面、彷真树、预制磨石道路桥梁路面

粘接剂领域

　　应用于：

室温快速固化韧性环氧树脂粘结剂,导电胶,常温固化静电植绒粘合剂、光学结构胶、沙狐球胶、化学锚固胶、真丝的高功能化、人工花、磁力书写板、汽车维修胶、石材胶等。

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操作工艺

　　1.液体-操作时间

　　操作时间（也是工作时间或使用期）是固化时间的一部份，混合之后，树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。

为了保证可靠的粘接，全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。

　　2.凝胶-进入固化

　　混合物开始进入固化相（也称作熟化阶段），这时它开始凝胶或“突变”。

这时的环氧没有长时间的工作可能，也将失去粘性。

在这个阶段不能对其进行任何干扰。

它将变成硬橡胶似的软凝胶物，你用大拇指将能压得动它。

　　因为这时混合物只是局部固化，新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接，因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。

无论如何，接近固化的混合物这些能力在减小

　　3.固体-最终固化

　　环氧混合物达到固化变成固体阶段，这时能砂磨及整型。

这时你用大拇指已压不动它，在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度，因此可以除去固定夹件，将它放在室温下维持若干天使它继续固化。

　　这时新使用的环氧树脂不能与它进行化学链接，因此该环氧表面必须适当地进行预处理如打磨，才能得到好的粘接机械强度。

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注意事项

　　环氧树脂胶粘剂本身无毒，但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物，因此不少环氧树脂“有毒”，近年国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径，保持环氧树脂“无毒”本色。

目前绝大多数环氧树脂涂料为溶剂型涂料,含有大量的可挥发有机化合物（VOC）,有毒、易燃,因而对环境和人体造成危害。

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