环氧树脂胶粘剂及胶黏技术

环氧树脂胶粘剂是以环氧树脂为主体配制而成的。树脂大分子末端有环氧基，链间有羟基和醚键，并在固化过程中还会继续产生羟基和醚键，结构中含有苯环和杂环，这些结构决定了环氧树脂胶粘剂具有优异的性能。环氧树脂胶粘剂是一种使用历史较久，用途极其广泛的胶粘剂。

由于其强度、多样性和对多种多样的被粘表面具有优异的粘合力，环氧树脂胶粘剂得到了广泛用户的认同。近年来，对环氧树脂的改性不断深入，改性方法日新月异，如互穿网络法、化学共聚法等，尤其是液晶增韧法和纳米粒子增韧法更是近年来研究的热点。随着“规模化、高纯化、精细化、专用化、系列化、功能化”发展模式的确立，环氧树脂的改性研究日新月异，目前已形成业内关注的焦点，它将促使环氧树脂在经济建设和人们生活中进一步越来越广泛地得到应用。

一、性能优异的环氧类胶粘剂应用领域广泛
胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分胶粘剂布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。
环氧树脂胶（简称环氧胶粘剂或环氧胶）是指在一个分子结构中，含有两个或两个以上的环氧基，并在适当的化学试剂及合适条件下，能形成三维交联状固化化合物的总称。

环氧树脂胶粘剂由环氧树脂、固化剂、增塑剂、促进剂、稀释剂、填充剂、偶联剂、阻燃剂、稳定剂等组成的液态或固态胶粘剂。其中环氧树脂、固化剂、增韧剂是不可缺少的组分，其他则根据需要决定加否。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。

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。

二、 环氧类胶粘剂的分子结构及品种分类
环氧树脂环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团而相对分子质量较低的高分子化合物一、分类环氧树脂的品种、牌号很多，但双酚A缩水甘油醚环氧树脂通常称为双酚A环氧树脂是最重要的一类。它占环氧树脂总产量的90%。双酚A型环氧树脂双酚A型环氧树脂又称通用型环氧树脂和标准型环氧树脂，中国定名为E型环氧树脂，由双酚（BPA或DPP）与环氧氯丙烷（ECH）在氢氧化钠下缩聚而得：根据原料配比、反应条件和采用的方法不同，可制得不同聚合度的低相对分子质量的粘稠液体和高相对分子质量、高软化点固体。平均相对分子质量300～7000。外观为近乎无色或淡黄色透明粘稠液体或片状脆性固体。环氧树脂本身是热塑性线型聚合物，受热时液体树脂粘度变低，固体树脂软化或熔融。

溶于丙酮、甲乙酮、环已酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、无水乙醇、乙二醇等有机溶剂。氢化双酚A型环氧树脂氢化双酚A型环氧树脂化学名称为氢化双酚A二缩水甘油醚，是由双酚A加氢得到的六氢双酚A与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下缩聚而得。是一种粘度非常低、凝胶时间长、耐候性相当好的环氧树脂。

随着高新技术和技术的不断发展。近年来对环氧树脂的改性不断深入，互穿网络、化学共聚和纳米粒子增韧等方法广泛应用，由环氧树脂配制成的各种高性能胶粘剂品种也越来越多。


环氧树脂胶粘剂的品种繁多，其分类的方法和分类的指标尚未统一。通常按下列方法分类。按胶粘剂的形态分类：如无溶剂型胶粘剂、(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：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℃；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℃；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：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；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；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：通用型胶粘剂，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、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。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。

三、环氧类胶粘剂的性能特点
一般环氧树脂结构中含有羟基、醚键使它有高的粘接性，由于这些极性基团，因此能使相邻界面产生电磁力，在固化过程少，伴随和固化剂的化学作用，还能进一步生成经基和醚键，不仅有较高的内聚力，而且产生很强的粘附力，所以环氧胶粘剂对许多种材料如金属、塑料、玻璃、木材、纤维等都具有很强的粘接强度，俗称“万能胶”。

环氧树脂的分子排列紧密，在固化过程中不析出低分子物，而且它可以配制成无溶剂型胶粘剂，所以它的收缩率一般比较低。如果选用适当填料，可使收缩率降至0.1～0.2％。

环氧树指结构中存在稳定的苯环、醚链以及固化后结构致密，决定了环氧胶粘剂具有对大气、潮湿、化学介质、细菌等的作用有很强的抵抗力，因此可应用在许多较为苛刻的环境中。

根据所选用的固化剂种类不同，环氧胶粘剂可分别在常温、中温或高温下固化。一般固化时只需要接触压力0.1～0.5MPa，大部分 环氧树脂胶粘剂不含溶剂，操作方便。一般环氧胶的施工粘度。适用期限和固化速度可通过配方调节，满足各种要求。这不但易于保证粘接质量，也简化了固化工艺及设备。环氧树脂固化后,可获得良好的电绝缘性能；击穿电压>35kV/mm体积电阻>1015Ω.cm，介电常数3～4(50Hz)，抗电弧100～140s。环氧树脂胶粘剂改变其组成(固化剂、增韧剂、填料等)，可以得到一系列不同性能的胶粘剂配方，以适应各种不同的需要，且和许多改性剂混合而产生各种性能不同的品种。一般双酚A型环氧树脂的使用温度从-60～175℃有时短时间达200℃，若采用耐高、低温的新型环氧树脂，使用温度可更高或更低，而且环氧树脂的吸水性小。

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。环氧胶粘剂的主要缺点：不增韧时固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差；对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯等)粘接力小。必须先进行表面活化处理；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，施工时应加强通风防护。
上述可见，环氧树脂具有良好的综合力学性能，特别是高度的粘合力、很小的收缩率、很好的稳定性、优异的电绝缘性能，作为粘合剂、复合材料基质、粉末涂料等制品提供了物质基础。

四、环氧胶粘剂应用技术进展
耐热环氧树脂胶粘剂是采用改性环氧树脂配制而成的一种胶粘剂，可在250℃下间歇使用，甚至可在400℃下长期使用，460℃下短期使用。这种胶粘剂的基体树脂一般是引入较多的刚性基团或提高固化物的交联密度。比如带芴基、萘环环氧树脂和多官能团环氧树脂，或者用马来酰亚胺、有机硅改性的 环氧树脂胶粘剂粘接的均能达到460℃短期耐高温、高强度的要求。近年来随着电子电器和宇航工业的发展，对耐高温、耐烧蚀性能要求越来越高。

环氧树脂胶粘剂具有优异的粘接性能和化学稳定性因而获得广泛应用，现代工业的发展要求EP胶粘剂兼具室温固化和耐受高温的能力。环氧树脂胶粘剂基体材料来源广泛，适用粘接多种基材，具有强度高、固化收缩率低、耐腐蚀、热稳定性及电绝缘性能好等特点，而且具有施工工艺简便、工效高、能耗小、成本低等优点，可大大降低劳动强度，节省人力成本，市场潜力巨大应用前景广阔。