环氧树脂固化剂种类、结构与特性及用途大汇总

实验室化学品安全管理事故预防与应急安全处置实操班-8月26日苏州

环氧树脂：通常作为胶粘剂、涂料和复合材料等材料的基体，广泛应用于建筑、机械、电子电气、航空航天等领域。一般情况下一个完整概念的环氧树脂组成物由四个方面的成分组成（图1）。但是在实际应用时，不一定四个方面的成分都要具备，但是树脂成分必须包括固化剂，可见固化剂的重要性。

图1 环氧树脂组成物的各成分及其作用

环氧树脂之所以能得到广泛的应用，就是这些成分多变配合的结果。尤其是固化剂，一旦环氧树脂确定后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物的最终性能起到决定性作用。

一、环氧固化剂的分类

1.1 按酸碱性质分类

表1 按酸碱性质分类

1.2 按反应性和化学结构分类

图2 按反应性和化学结构分类

1.3 按固化温度分类

图3 按固化温度分类情况

1.4 按不同用途分类

图4 按不同用途分类情况

二、固化剂的结构与特性

全面了解具有相同官能基而化学结构不同的多胺固化剂的性状、特点，对选择固化剂非常重要。其主要特性（色相、熟度、适用期等）也呈一定规律性，具体如下图5所示：

图5 多胺类固化剂的化学结构和性质

三、固化剂发展趋势

固化剂作为发挥环氧树脂价值的一个核心物质，固化后产物的性质取决于固化剂的性能，因此对固化剂的研究之路具有深远的意义。从研究固化剂至今，结合国内外现状，目前固化剂面临着以下一些挑战与改变。

1、开发高活性耐热性优良的固化剂，改性聚醚胺、脂肪胺或混合复配制备高活性耐热性固化体系。

2、韧性与强度的结合。由于传统环氧树脂在固化后性能较差，特别是韧性低、质脆，极大影响其使用，因此提高环氧树脂的性能就需要改进韧性。

3、固化环境，克服胺固化剂挥发性与毒性，用物理或化学法改性胺以促进室温固化剂的发展。

4、特殊环境的适应性与专用性。满足潮湿、地下低温环境或水库大坝补修的水下等特殊环境。

5、固化剂与固化技术的匹配性。将多种固化技术（热固化、微波固化、光固化）结合，选择合适的固化剂或许可以得到综合性能兼优的固化产物。

6、加热型潜伏性固化剂具有极大的潜力，可以继续研究双氰胺及其改性产物、有机酸酰肼、硼-胺络合物、咪唑类、微胶囊等潜伏性固化剂。

环氧树脂胶粘剂的主要用途

应用领域

被粘材料

主要特征

主要用途

土木建筑

混凝土，木，金属，玻璃，热固性塑

低黏度，能在潮湿面（或水中）固化，低温固化性

混凝土修补（新旧面的衔接），外墙裂缝修补，嵌板的粘结，下水道管的连接，地板粘结，建筑结构加固。

电子电器

金属、陶瓷，玻璃，FRP等势固性塑料

电绝缘性、耐湿性，耐热冲击性，耐热性，低腐蚀性

电子元件，集成电路，液晶屏，光盘，扬声器，磁头，铁芯，电池盒，抛物面天线，印制电路板

航天航空

金属，热固性塑料，FRP（纤维增强塑料）

耐热，耐冲击，耐湿性，耐疲劳，耐辐射线

同种金属、异种金属的粘接，蜂窝芯和金属的粘接，复合材料，配电盘的粘接

汽车机械

金属，热固性塑料，FRP

耐湿性，防锈，油面粘接，耐磨耐久性（疲劳特性）

车身粘结，薄钢板补强，FRP粘结，机械结构的修复、安装

体育用品

金属，木，玻璃，热固性塑料，FRP

耐久性，耐冲击性

滑雪板，高尔夫球杆，网球拍

其他

金属，玻璃，陶瓷

低毒性，不泛黄

文物修补，家庭用

电子电器

由于环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，发展很快。主要用于：1．电器、电机绝缘封装件的浇注。如电磁铁、接触器线圈、互感器、干式变压器等高低压电器的整体全密封绝缘封装件的制造。在电器工业中得到了快速发展。从常压浇注、真空浇注已发展到自动压力凝胶成型。

环氧胶粘剂在土木建筑上的主要用途

工程类别

粘接对象

典型用途

主要组成

基础结构

岩石—岩石

金属—石或混凝土

金属—混凝土

金属—金属

疏松岩层的补强、基础加固、预埋螺栓、底脚等，柱子、桩头、接长、悬臂梁加粗、桥梁加固、路面设施敷设

环氧—稀释剂—改性胺

环氧—填料—改性胺

双酚S环氧—缩水甘油胺树脂—丁基橡胶—改性胺

地面

瓷、花岗石—混凝土

金属—混凝土

砂石—混凝土

PVC—橡胶—金属

耐腐蚀地坪制造中粘结构及勾缝；地面防滑和美化、净化；地板的铺设

环氧—填料—改性胺

环氧—聚硫橡胶—改性胺

丙烯酸酯—环氧共聚乳液

维修

混凝土、钢筋、灰浆

堤坝、闸门、建筑物的裂缝、缺损、起壳的修复，新旧水泥粘接

环氧—糖醇—改性胺

环氧—沥青—改性胺

环氧—活性石灰—改性胺

装潢

金属、玻璃、大理石、瓷砖有机玻璃、聚碳酸酯

墙面、门面、招牌、广告牌的安装和装潢

环氧—聚氯酯

环氧—有机硅橡胶

给排水

金属、混凝土

管道、水渠衬里，管接头密封

环氧—改性芳香胺

环氧胶粘剂在汽车上的主要用途

用途

被粘材料

粘结部位

典型组成

卷边、点焊

钢板—钢板

发动机罩、门、行李箱底

单组分、环氧—聚氯酯

补强

钢板—FRP

钢板—发泡材料

门中部

门把手

环氧—偏硼酸三甲酯

环氧—聚酰胺

结构粘接

碳、玻璃纤维，钢，生铁

驱动轴、刹车片

单组分环氧原浆料

粘结密封

FRP—涂装钢板

车顶—窗框

环氧—聚硫橡胶

装饰粘接

聚丙烯酸酯—聚丙烯

后背灯座

改性环氧树脂

2．广泛用于装有电子元件和线路的器件的灌封绝缘。已成为电子工业不可缺少的重要绝缘材料。

3．电子级环氧模塑料用于半导体元器件的塑封。来发展极快。由于它的性能优越，大有取代传统的金属、陶瓷和玻璃封装的趋势。

4．环氧层压塑料在电子、电器领域应用甚广。其中环氧覆铜板的发展尤其迅速，已成为电子工业的基础材料之一。

此外，环氧绝缘涂料、绝缘胶粘剂和电胶粘剂也有大量应用。

信息来源：网络

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