中国环氧树脂体系的发展现状及方向

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一、环氧树脂体系概念的发展

　　二十世纪末期，国外开始将专业用途的环氧树脂、固化剂、活性稀释刑、助刑、填料等配套组成，称为“环氧系统(Epoxysystem)”；“环氧系统(Epoxysystem)”与“环氧树脂(Epoxyresin)”这是两个不同的概念。“环氧系统(Epoxysystem)”强调的是材料的配套性、专业性、专用性；而“环氧树脂(Epoxyresin)”只是单一性、通用性、普及性、一般性。

　　随着近年环氧树脂产业结构的调整和升级，我国开始适应与国际接轨的形势需要，环氧树脂业界生产、科研、经营单位在现有的基础上，加强协调，进行环氧树脂系统产品的开发。

　　 “环氧树脂体系”的概念，是“中国环氧树脂应用技术学会”于1995年提出的，一经提出就引起了行业内专家和科技人员的注意。因为，虽然环氧树脂浇注料、电子元器件灌封料、防腐涂料、结构型胶粘剂、玻纤增强复合材料等作为环氧树脂系统的产品早已在市场上出现，但很少有人从“体系”的角度去看理解，而只是从树脂、固化剂、其它辅助材料的单一途径去寻求新产品的开发，这样往往由于各自为政而延误了解决技术难题的时间。

　　 “体系”―是从整体的、系统的角度展望，特别强调了环氧树脂、固化剂、增韧剂、活性稀释剂等其它辅助材料的协调和配合，因而，使我国环氧树脂配方组合材料的同步研制、开发得以实现，并结合应用技术，使材料(产品)投入市场的速度加快。例如：热固性功能型粉末涂料体系、重防腐粉末涂料体系、高电压电力部件环氧树脂真空浇注体系和APC工艺技术体系等在过去的几年中取得了很大的进展，能在与国外产品竞争之中获胜，关键是，近年我国环氧树脂产业结构的调整和升级，开始适应与国际接轨的形势需要，环氧树脂体系业界的科研、生产、经营单位加强协调、交流的结果。

　　特别是近三年来，经过我们的组合协调努力，我国在磁悬浮列车长定子环氧树脂配套体系和成型工艺技术；风力发电机风叶环氧树脂配套体系和成型工艺技术；高速铁路无渣板式结构道轨环氧树脂充填配套材料；以及无气隙环氧树脂复合材料体系等环氧树脂配套体系均实现了国产化，这充分说明了是“环氧树脂体系”的作用和发展。

　　重要的是，中国环氧树脂体系的发展是与环氧树脂应用技术的科技进步紧密相连、相互依存的；同时，又是相互促进、相互推动的。因此，环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂、填料、促进剂和着色剂等配套材料的合成与环氧树脂应用技术这二大部分的组合，已形成为―环氧树脂体系。环氧树脂配方设计根据应用技术用途的多变性、成型工艺技术的多样性，在高分子合成材料范畴里是独特的。我国环氧树脂五十年来的发展实践和事实，证明了这样一个真理：应用技术促进了合成工业的发展，而合成工业的发展又推动了应用技术的科技进步。

　　目前，中国的环氧树脂体系和应用技术行业的重点发展的应用领域有以下几类：

　　 •重防腐环氧树脂配方体系(粉末涂料、液态无溶剂涂料和水性涂料等)：

　　 •高速铁路无渣道轨环氧树脂充填配方体系：

　　 •风力发电机风叶环氧树脂配套体系：

　　 •建筑工程环氧树脂配方体系(建筑补强、碳纤维增强、建筑结构胶粘剂和地坪涂料等)：

　　 •电子元器件低应力灌封密封配方体系(耐严酷环境工作条什)：

　　 •电器、电工部件干式绝缘中温固化环氧树脂配方体系(真空浇注工艺和APG工艺技术

　　等)

　　 •无气隙玻璃纤维增强复合材料环氧树脂配方体系。

　　二、环氧树脂体系产品将是发展方向

　　环氧树脂配方体系都是由环氧树脂、固化剂、增韧剂、填料及其它辅助配套材料组成。用户开始应用时，是由用户自己根据用途的技术要求和指标，来设计环氧树脂配方和工艺顺序，接着分别购买环氧树脂、固化剂、其它辅助材料(例如：填料、增韧剂、稀释剂、颜料、流平剂、消泡剂、偶联剂等等)，经过搅拌、真空处理、研磨等加工成为能够适合自己应用的混合料。这就涉及到技术配方、各种原料，验收的仪器、加工设备等各个生产环节。而大多数应用厂是不具备这样的条件。当用户厂出现质量问题时，就查树脂、固化剂、其它辅助材料，往往各原料厂都讲自己的产品符合出厂标准。用户厂为了查原因结果转了一大圈，时间花掉了，问题却还找不出来。

　　将环氧树脂配方体系的组份材料，按配方配制工艺组合加工成体系材料，同时，按使用行业规范技术要求，制定一定质量标准的相关产品，方便了用户的使用，保证了用户的使用质量，而且从多包装发展到双包装甚至单包装的产品，极大地方便了用户。这就是环氧树脂体系产品的最大优点。

　　由于环氧树脂体系产品是由技术开发能力较强的专业企业进行生产，产品质量有指标、有生产工艺、有专用设备，保证了产品的质量，减少了资源的浪费。这是环氧树脂体系产品的另一个优点。环氧树脂体系产品，实现专业生产后，专业厂为了不断地开发产品，或提高产品质量，不断地有专业人员来进行研究，加快了环氧树脂体系产品的开发速度，这是环氧树脂体系产品的又一个优点。由于当前广大的环氧树脂体系用户没有专职技术人员，因此，市场急需这样的环氧树脂体系产品。

　　三、无气隙玻纤增强环氧树脂复合材料

　　二十世纪60年代随着SF6断路器的研制成功，于20世纪70年代发展为优异的高压开关，SF6组合电器等系列产品，由于其具有性能好，安全可靠，经济，占地面积小(约为空气开关的1/10)等特点，能满足电气设备要求大容量化、小型化和高可靠性的要求，因此，我国高压开关厂相继从国外引进SF6开关组合电器系列的制造技术，并向国外购置了灭弧室、拉杆等无气隙环氧树脂玻纤增强绝缘制品。

　　常规的环氧树脂玻璃布板、管、筒、棒等制品，均在常压下施工生产，制品有较多的气隙(微气泡、玻纤―树脂界面微裂纹等)，在高电压下气隙部分发生游离放电(局部放电)，最终造成绝缘击穿，不能满足高压开关的需要；此外，无气隙玻纤增强环氧树脂复合材料的机械强度与同类制品，相比要提高15%～25%。因此，研制具有优异机电性能的无气隙玻纤增强环氧树脂复合材料的要点是，环氧树脂配方体系、玻纤(经偶联剂表面处理)、模具和成型设备以及成型工艺技术。

　　无气隙玻纤增强环氧树脂复合材料的成型工艺技术采用：真空压力浸渍工艺技术。

　　 1、环氧树脂配套材料的技术要求

　　环氧树脂配方，应要满足施工时的工艺要求，还要达到固化后制品的各项技术性能指标，要求环氧树脂配方组份低粘度(利于渗透到玻璃纤维间隙中去)、低挥发性(消除在真空下溶化，形成新的气隙)，快速凝胶和短时固化快，但放热峰温度不能过高，以免局部过热，导致胶的收缩而引起微裂缝；要有足够的使用期，固化物应具有良好的粘结性能，足够的机械强度和优良的介电性能以及低的收缩率保证产品外形尺寸。

　　同时，应有足够的耐热性，温度指数和热态机电性能以满足电工产品长期运行的可靠性和耐久性。

　　 2、纤维增强材料

　　增强材料，常用无碱无捻或低捻的玻璃布，必须脱蜡、用硅烷偶联剂经表面处理，保证对环氧树脂配方体系具有良好的浸润性。玻璃布根据织法有平纹布，斜纹布，段纹布和单向布，其中平纹布强度最大，捻度小，有利于树脂胶液的渗透，并要按产品的力学性能选用玻璃布的厚度和品种；此外，还可选用玻璃毡，聚酯布和毡，要求耐热性高的聚芳酰胺纤维纸等视产品要求而定。而耐SF6的产品则用聚酯纤维布。

　　 3、真空压力浸渍工艺技术过程

　　将环氧树脂、固化剂、促进剂等配方组份，在具备薄膜脱气装置的混合罐内进行抽真空，以消除搅拌混合带来的空气气泡，同时，在一定真空度和温度下脱除环氧树脂、固化剂、促进剂等自身存在的微量挥发物。

　　对玻璃布在浸渍前必须进行真空干燥，以消涂制造、存储带来的空气及湿气，因此，可以在模具内进行，也可在烘箱内进行，温度不超过140℃，时间约4～6小时。

　　输胶管、阀门等环节中残留的空气，则要在输胶过程中排除，要利用模具温度和输胶速度来排除。

　　压力――真空输胶完成后，必须采用加压、恒压凝胶工艺(解除真空状态下)，所施压力，根据配方、模具、温度而定，一般为0.1～0.3MPa。

　　固化：工艺条件，应根据设计的环氧树脂配方的DSC曲线来制定，一般分：凝胶、初固化及后固化三个阶段进行。

　　无气隙玻纤增强环氧树脂复合材料制品，具有均匀密实的结构特性，耐环境老化性能优异，机械强度和尺寸稳定性好，电绝缘性能优异等一系列特性，因此，是树脂基纤维增强复合材料的发展方向，必将延伸到复合材料的其它成型工艺技术中去，大有发展前景和市场机缘。

　　四、结束语

　　中国大规模而持续发展的国民经济建设，决定了我国对环氧树脂体系的需求量将急速增加，对此，引起了国际和国内环氧树脂业界高度的关注。世界上环氧树脂跨国公司几乎全部前来或正在前来我国投资兴建大型生产厂，国内企业也纷纷新建扩建环氧树脂生产装置，因此，我国环氧树脂体系目前正进入一个新的关键发展期。

　　中国环氧树脂体系和应用技术产业如何实现世界环氧树脂大国，并进而成为强国，还有很多难题要得以解决。首先，要使产品普及与提高相结合，走通用型环氧树脂和特种、专用环氧树脂并存的道路。同时，应尽快组织力量，对国外新结构环氧树脂品种进行攻关，以早日实现国产化。

　　环氧树脂生产过程要实现清洁生产，过程中产生的废水的治理，是环氧树脂产业的一大难题，这主要是由于环氧树脂废水中，含有大量老化的树脂和较高浓度的碱盐，采用传统的废水治理方法难以奏效，应加快新处理工艺技术的开发、实施。