環(huán)氧樹脂是指1個分子結(jié)構(gòu)中至少含有2個環(huán)氧基（），以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族鏈段為主鏈的低聚物。有液體和固體狀態(tài)，平均相對分子質(zhì)量300～8000，為熱塑性線型結(jié)構(gòu)。室溫和通常加熱條件都不會固化，因此，一般不能單獨直接使用。只有加入固化劑固化后，使之交聯(lián)形成網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，才會顯示出各種優(yōu)異的性能，具有真正的使用價值。

 

 

   環(huán)氧樹脂的種類很多，且在不斷地增加。對于環(huán)氧樹脂的分類型號及命名，我國早已有了國家標準（GB/T 1630—1989），其分類與代號見表2-1。

   關(guān)于環(huán)氧樹脂的型號規(guī)定如下。

   ①環(huán)氧樹脂是以1個或2個漢語拼音字母與2位阿拉伯數(shù)字作為型號，表示類別及品種。

   ②型號的第一位采用主要物質(zhì)組成名稱，取其主要組成物質(zhì)漢語拼音的第1個字母，若遇相同則取第2個字母，以此類推。

   ③第二位是組成中若有改性物質(zhì)，則也用漢語拼音字母表示。若未改性則標記“_”。

 

 

   ④第三位和第四位是標志出該產(chǎn)品的主要性能環(huán)氧值的算術(shù)平均值。

 

 

   示例：某牌號環(huán)氧樹脂以二酚基丙烷為主要組成物質(zhì)，其環(huán)氧值為0.48～0.54mol/100g，則其算術(shù)平均值為0.51，該環(huán)氧樹脂的全稱為“E-51環(huán)氧樹脂”。

 

 

   環(huán)氧樹脂的性能指標包括外觀、環(huán)氧值與環(huán)氧當量、羥基值、氯含量、軟化點、黏度、揮發(fā)物、熱變形溫度、平均相對分子質(zhì)量及其分布等，這些指標將直接影響工藝性能和固化物的物理力學性能。

   （1）外觀與色澤   隨相對分子質(zhì)量的變化而改變其外觀狀態(tài)，從低黏液體變?yōu)榘牍虘B(tài)直至固體，為便于固體環(huán)氧樹脂溶解還做成薄片狀。環(huán)氧樹脂無論相對分子質(zhì)量大小都是透明的，因制造工藝不同而呈五色或淡黃色。

   （2）環(huán)氧當量與環(huán)氧值   環(huán)氧當量（EEW）表示每一個環(huán)氧基團相當?shù)沫h(huán)氧樹脂的質(zhì)量，或者說是含1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量（g），即

 

 

   環(huán)氧值表示100g環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基的物質(zhì)的量（mol），即

 

 

   環(huán)氧值愈大，相對分子質(zhì)量愈小，黏度愈低。美國、歐洲、日本等國常用環(huán)氧當量，而中國習慣用環(huán)氧值。環(huán)氧值（或環(huán)氧當量）是環(huán)氧樹脂的重要質(zhì)量指標，它決定著固化劑用量的多少和固化產(chǎn)物的性能。

   環(huán)氧基質(zhì)量分數(shù)（環(huán)氧基含量）是指每100g環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基的質(zhì)量（g），單位為%，在俄羅斯和東歐各國慣用。環(huán)氧基（）的相對分子質(zhì)量為43。

環(huán)氧基質(zhì)量分數(shù)=環(huán)氧基相對分子質(zhì)量×環(huán)氧值

   環(huán)氧當量、環(huán)氧值和環(huán)氧基質(zhì)量分數(shù)三者之間的關(guān)系為：

環(huán)氧當量=100/環(huán)氧值=43/環(huán)氧基質(zhì)量分數(shù)

   （3）羥值與羥基當量   羥值表示100g環(huán)氧樹脂中所含羥基的摩爾數(shù)，羥基當量則表示含有1mol羥基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量。它們之間的關(guān)系為：羥值=100/羥基當量。

   羥值也是決定固化劑用量的一個指標。

   （4）氯含量   表示100g環(huán)氧樹脂中含有氯的摩爾數(shù)，國外常用質(zhì)量分數(shù)（%）表示。氯在環(huán)氧樹脂中以無機氯和有機氯的形式存在，其中有機氯又分為可水解氯（活性氯、易皂解氯）和不可水解氯（非活性氯）。氯含量影響環(huán)氧樹脂固化物的電氣性能和耐水性，無機氯的影響更為顯著。

   （5）黏度   環(huán)氧樹脂的黏度是與使用工藝有關(guān)的一項重要指標，黏度的大小隨溫度不同而改變。液態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂的黏度和固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂的溶液黏度都隨平均相對分子質(zhì)量的增加而增大，且隨相對分子質(zhì)量分布的減小而降低。

   （6）軟化點   固體環(huán)氧樹脂變軟或發(fā)黏的溫度稱為軟化點，一般隨環(huán)氧樹脂的相對分子質(zhì)量的增加而升高。因環(huán)氧樹脂是聚合度不同的低聚物，故沒有明確的熔點，只有熔融的溫度范圍，因而稱為軟化點。

   （7）揮發(fā)分   環(huán)氧樹脂制造過程所用溶劑、水分的殘留或少量小分子環(huán)氧化物的生成，都會使樹脂有一定量的揮發(fā)分，對膠黏劑性能十分不利，能造成粘接制品起泡或氣子乙等弊端。揮發(fā)分常用質(zhì)量百分數(shù)表示。

   （8）平均相對分子質(zhì)量及其分布   由于環(huán)氧樹脂是不同聚合度的同系分子的混合物，故相對分子質(zhì)量大小具有統(tǒng)計性，為平均值，且有分散性，存在分布問題。環(huán)氧樹脂平均相對分子質(zhì)量大小和分布的寬窄，都對其性能有很大的影響。例如相對分子質(zhì)量低的環(huán)氧樹脂能溶于脂肪族和芳香族溶劑，而相對分子質(zhì)量高的環(huán)氧樹脂只能溶于酮類和酯類等強溶劑。又如平均相對分子質(zhì)量相同而相對分子質(zhì)量分布較窄的環(huán)氧樹脂，其軟化點就高，反之亦然。對于未支化端基為環(huán)氧基的雙酚A型環(huán)氧樹脂，其平均相對分子質(zhì)量約為環(huán)氧當量的2倍。

 

 

   （一）雙酚A型環(huán)氧樹脂

   雙酚A型環(huán)氧樹脂又稱雙酚A二縮水甘油醚（DGEBA），中國定名為E型環(huán)氧樹脂，由雙酚A（BPA或DPP）與環(huán)氧氯丙烷（ECH）在氫氧化鈉催化下縮聚反應(yīng)而得，實際上是不同相對分子質(zhì)量的混合物，其通式如下：

 

 

   目前所用的環(huán)氧樹脂有85%以上屬于雙酚A型環(huán)氧樹脂。表2-2列出了E型環(huán)氧樹脂的品種及性能。與國外同類產(chǎn)品牌對照列于表2-3。

 

 

   （二）雙酚F型環(huán)氧樹脂

   雙酚F型環(huán)氧樹脂是由雙酚F（BPF）與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉作用下進行縮聚反應(yīng)制得的液態(tài)雙酚F二縮水甘油醚（DGEBF），結(jié)構(gòu)式為：

 

 

   無色或淡黃色液體，環(huán)氧當量160～180g/mol，環(huán)氧值0.56～0.63mol/100g。其特點是黏度低，雙酚A型環(huán)氧樹脂黏度為（25℃)5000～25000mPa·s，而低相對分子質(zhì)量的DGEBF黏度2000～5000mPa·s。使用時可不加或少加稀釋劑，因此在日本被稱為“無公害或少公害的樹脂”。其固化物性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂大體相同，只是熱變形溫度（HDT）稍低，但耐沖擊性、耐腐蝕性都優(yōu)于雙酚A型環(huán)氧樹脂。也可合成出固體雙酚F型環(huán)氧樹脂。工業(yè)級雙酚F環(huán)氧樹脂可能含有少量支鏈結(jié)構(gòu)。

   國產(chǎn)牌號有CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170（臺灣南亞）、6445、6458等。

   國外牌號有D.E.R.354LV,D.E.R.354（Dow Chem公司），YDF-170、YDF-1755、YDF-2001、YDF-2004、YDF-8170（日本東都化成公司），EP-4901、EP-4901E、EP-4930、EP-4950（日本旭電化公司），XU-GY281、XB-3337（Ciba-Geigy），Epikote 235、862、1750（Shell），Epiclon 830、830S、830LVP、835LV（大日本油墨），RE-303S、RE-404S（日本化藥），807、806、1750、YL983U（日本油化）。

   （三）雙酚S型環(huán)氧樹脂

   雙酚S型環(huán)氧樹脂又稱雙酚S二縮水甘油醚（DGEBS）由雙酚S（BPS）與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下反應(yīng)制得，結(jié)構(gòu)式為：

 

 

   由于引入了—SO₂—極性基團，比雙酚A型環(huán)氧樹脂有更好的粘接性能、熱穩(wěn)定性、韌性和較好的化學穩(wěn)定性。雙酚S型環(huán)氧樹脂耐熱性好，熱變形溫度比雙酚A型環(huán)氧樹脂提高60～70℃。固化物的玻璃化溫度高，DGEBS/苯酐體系完全固化后的Tg為117℃，而DGEBA/苯酐體系的Tg為82℃。DGEBS比DGEBA的熱裂解開始溫度和終止溫度都高出50℃。在DGEBA中即使加入1份DGEBS也會使Tg升高10℃。DGEBS熱穩(wěn)定性好，260℃/200h失重小于5%；200℃/2000h失重小于2%。雙酚S型環(huán)氧樹脂加入固化劑后，其凝膠和固化速度較快，固化物尺寸穩(wěn)定，耐溶劑性好。比雙酚A環(huán)氧樹脂有更高的彎曲強度、壓縮強度和熱穩(wěn)定性。

   雙酚S型環(huán)氧樹脂產(chǎn)品有低相對分子質(zhì)量和高相對分子質(zhì)量兩種，低相對分子質(zhì)量DGEBS為白色或淡黃色結(jié)晶粉末，環(huán)氧當量185～195g/mol，軟化點165～168℃，國外牌號185S（美國康普頓）。高相對分子質(zhì)量DGEBS為淡黃色無定形固體，環(huán)氧當量300g/mol，軟化點91～94℃，國外牌號有300SS（美國康普頓）。

 

   （四）氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂

   氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂又稱雙酚H型縮水甘油醚，由雙酚A加氫得到的氫化雙酚A（HBPA）與環(huán)氧氯丙烷（ECH）在堿性催化下縮合反應(yīng)制成，結(jié)構(gòu)式為：

 

 

   液態(tài)產(chǎn)品為淡黃色透明液體，環(huán)氧值0.40～0.45mol/100g。其特點是黏度（25℃）低（1000～4000mpa·s），與雙酚F環(huán)氧樹脂相當，但凝膠時間長，約為雙酚A型環(huán)氧樹脂的2倍多。氫化雙酚A環(huán)氧樹脂固化物的耐候性優(yōu)異，耐電弧性、耐漏電痕跡性很好，特別適宜配制耐久性戶外用環(huán)氧膠黏劑。HBPA環(huán)氧樹脂與固化劑、增韌劑等組成的固化物，經(jīng)1000h日光老化后，拉伸強度由54.2MPa下降為47.0MPa，變化率僅13.3%。

   國產(chǎn)牌號有AL-3040（煙臺奧利福），NPST-1000、NPST-5100（臺灣南亞），JET-300、JET-300S、JET-3000（常熟佳發(fā)），LZY-40（上海理億）等。

   國外牌號有Epon X1510（Resolution），ST-1000、ST-3000、ST-5080（軟化點78～88℃）、5100（軟化點95～105℃）（東都化成），ADK EP-4080、EP-4081、EP-4085（旭電化），HBPA（新日本化學），VE2025（德國）等。

   （五）羥甲基雙酚A型環(huán)氧樹脂

   羥甲基雙酚A型環(huán)氧樹脂又稱羥甲基環(huán)氧樹脂，化學名稱為鄰羥甲基雙酚A型二縮水甘油醚，由羥甲基雙酚A與環(huán)氧氯丙烷在堿性催化劑存在下反應(yīng)制得，反應(yīng)式為：

 

 

   淡黃色透明液體，環(huán)氧值0.42～0.49mol/100g，黏度（25℃）25000～60000mPa·s。羥甲基環(huán)氧樹脂活性大，而二羥甲基雙酚A型二縮水甘油醚活性更大，是雙酚A型環(huán)氧樹脂的20倍，能室溫快速固化或負溫（-10～-5℃）下固化。羥甲基環(huán)氧樹脂以二乙烯三胺為固化劑，其固化速度比雙酚A型環(huán)氧樹脂快10倍，固化產(chǎn)物馬丁耐熱135℃。國產(chǎn)牌號有712、EL-50、CEQ-45。國外牌號有美國的Apogen101。