環氧樹脂的分類、性能及基本原料
1、 環氧樹脂的分類
環氧樹脂品種繁多，其分類方法主要有兩種：一種以化學結構來分；另一種以形態來分。
前一種分類方法比較科學，后一種方法也有其實用的一面。
按化學結構分類。按環氧基（又稱縮水甘油基）（glycidyl group）相連基團化學結構分類；按環氧基相連的化合物結構分類。因此環氧樹脂大致可以分成以下幾類：
（1） 縮水甘油醚型樹脂（Glycidyl ether resins）；
（2） 縮水甘油酯型樹脂（Glycidyl ester resins）；
（3） 縮水甘油胺型樹脂（Glycidyl amine resins）；
（4） 脂環族環氧化合物（Alicyclic eposides）；
（5） 線狀脂肪族環氧化合物（Alicyclic epoxides）。
改性環氧樹脂按原母體分類。例如元素有機（如硅、磷）環氧樹脂、聚胺酯環氧樹脂…。
2、 各類環氧樹脂的結構特點及性能
2.1 縮水甘油醚型環氧樹脂
這類環氧樹脂是由多元酚或多元醇與環氧氯丙烷經縮聚反應而制得的。具有代表性的是雙酚A二縮水甘油醚（DEGBP A）在范圍內它的產量占環氧樹脂總量的75%以上，它的應用又遍及國民經濟的整個領域，因此被稱為通用型環氧樹脂。
2.1.1 雙酚A型二縮水甘油醚
該樹脂典型的特點是：
（1） 粘接強度高，粘接面廣，可粘接除聚烯烴之外幾乎所以材料；
（2） 固化收縮率低，小于2%，是熱固性樹脂中收縮率小的一種；
（3） 穩定性好，未加入固化劑時可放置1年以上不變質；
（4） 耐化學藥品性好，耐酸堿和多種化學品；
（5） 機械強度高，可作結構材料用；
（6） 電絕緣性優良，普遍性能超過聚酯樹脂。
但它有以下缺點：
（1） 耐候性差，在紫外線照射下會降解，造成性能下降，不能在戶外長期使用；
（2） 沖擊強度低；
（3） 不太耐高溫。
四溴雙酚A二縮水甘油醚除了具有DGEBP A的通性外，由于結構中含有溴，因此有優良的阻燃性能。
氫化雙酚A二縮水甘油醚是由雙酚A經加氫后制成的脂環狀二元醇與環氧氯丙烷縮聚反應制得的，因此固化產物除了具有雙酚A二縮水甘油醚的特性之外，還具有耐候、耐紫外線照射的特點，而搞沖擊強度又優于一般的脂環族環氧化物。它主要用于戶外電器的澆鑄和涂料。
2.1.2 雙酚F二縮水甘油醚
具有通用環氧樹脂的基本性能，其特點是粘度低，流動性好。與相同分子量比較它的粘度約是雙酚A二縮水甘油醚的一半。因此它適用于低溫場合，例如冬季戶外施工的涂料和膠粘劑，以及作絕緣浸漬漆的原料。
雙酚S環氧樹脂粘度代，反應活性高。固化產物熱變形溫度比雙酚A型提高40~60℃。
2.1.3 脂肪族醇多縮水甘油醚
聚氧亞烷基二醇二縮水甘油丁烷結構式如下：
這種樹脂以長鏈的脂肪族鏈為主鏈，鏈段可以旋轉，顯示了卓越的柔韌性。主要用途是改善雙酚A型環氧樹脂及線型酚醛樹脂固化產物的脆性。但用量過多，可使固化物的耐熱性、耐藥品性、耐溶劑性大幅度下降。
2.1.4 線型酚醛多縮水甘油醚
它是由線型酚醛樹脂與環氧丙迷反應而得。主鏈含有多個苯環，環氧基在3個以上，因此它的固化產物交聯密度大、耐熱性平均高于雙酚A二縮水甘油醚30℃左右，剛性好，機械強度、耐堿性優于本分醛樹脂，它的主要用途是作耐熱層太材料及涂料。
線型鄰甲酚甲醛多縮水甘油醚和線型酚醛多縮水甘油醚基本相同，只是在鄰位苯環年有甲基存在，在耐水性和低熔融粘度等方面都優于前者。它和酚醛樹脂固化后的產物Tg達到180℃以上，經高壓水蒸都24h后仍保持良好的電性能及物理性能。因此，國外廣泛使用它作為大規模集成電路（LCI）的封裝材料。
2.2 縮水甘油酯型環氧樹脂
該樹脂的特點是：粘度低，與常溫固化劑反應速度快；與中、高溫固化劑配合適用期長，在一定溫度時具有高反應性；與酚醛樹脂及環氧樹脂相容性好。固化物的機械性能與雙酚A環氧樹脂大體相同，耐熱性低于雙酚A型環氧樹脂，耐水、酸、堿性不如雙酚A型環氧樹脂。但有優良的耐候性耐漏電痕跡性。
縮水甘油酯的固化反應活性比雙酚A型環氧樹脂大，固化物在超低溫（－190℃）下仍具有良好的粘接強度（鋁－鋁）粘接。
鄰苯二甲酸縮水甘油酯室溫下粘度小于1Pa.s，適宜于電器澆鑄和浸漬。
對苯二甲酸二縮水甘油酯耐水性、耐寒性均優于鄰苯二甲酸二縮水甘油酯。但是縮水甘油酯固化產物的耐堿性比雙酚A型樹脂差。
二聚酸二縮水甘油酯是以不飽和脂肪酸二聚體為原料制備的樹脂。它具有固化后尺寸穩定性好，抗沖擊強度高、耐水防潮性好的優點。它的主要用途是制造土木建筑作的密封膠。
2.3 縮水甘油胺型環氧樹脂
這類由多元胺同環氧氯丙烷反應脫去氯化氫而制得。
縮水甘油胺固化產物的耐熱性，機械強度都超過雙酚A型環氧樹脂。它們和二氨基二苯甲烷（DDM）或二胺基二苯砜的組成物對碳纖維有良好的浸潤性和粘接強度，這類復合材料主要用于飛機、航天器材的制造。
三縮水甘油基異氰悄酸酯（TGIC）主體為三嗪骨核，具有較高的化學穩定性，優良的耐光老化性和耐候性，而且含氮量高達14%（質量分數），呼具有自熄性和優良的耐電弧性。1個分子中含有3個環氧基，固化后比普通的雙酚A型環氧樹脂交聯得更緊密。因而具有優良的耐高溫性，馬丁耐熱度可達到250℃，因此它比雙酚A型環氧樹脂有更好的綜合性能它的主要用途是戶外用聚酯粉末涂料的固化劑、耐熱膠粘劑、鑄造用樹脂的耐沖擊性改進劑。
TGIC為白色結晶粉末，分子量為297.29，熔點102－105℃，粘度為0.058-0.065 Pa.s/120℃,環氧當量102－108g/mol，有機氯質量分數＜1.0%，無機氯質量分數＜0.3。
2.4 脂環族環氧化物
這類環氧化物由丁二烯、丁烯醛、環戊二烯按Diels-Alder反應制成的脂環族二烯烴，再用過氧化醋酸等氧化制得。
脂環族環氧化合物的環氧基直接連在脂環上，它們和酸酐、芳香胺固化后得到的產物具有較高的耐熱性、電絕緣性和耐候性，但是固化物性脆，耐沖擊性差。有些產品經多元醇醚化后可以改善性，它們的典型產品有：二氧化雙環戊烯、3、4－環氧基－6－甲基環己烷甲酸、3′,4′-環氧基-6′-甲基環己基甲酯、α-二氧化雙環戊基醚、β-二氧化雙環戊基醚、二氧化雙環戊二烯乙二醇醚
二氧化雙環戊二烯易溶解于醋酸、甲醇，乙醇、丙酮、苯等溶劑中，對有機酸及酸酐的反應活性大于胺類，和順丁烯二酸酐、甘油固化后的產物馬丁耐熱性大于200℃，硬度高、耐候性及電絕緣性能好，但是耐沖擊性能差。它的主要用途是作玻璃鋼、戶外用澆鑄料及模塑粉。
3、4－環氧基－6－甲基環己烷甲酸、3′,4′-環氧基-6′-甲基環己基甲酯易溶于丙酮、苯、甲苯、乙醇、四氯化碳、乙醚、異丙醇等有機溶劑中。不易與胺類固化劑反應，在160℃以上易與酸酐反應，當加入三氟化硼單乙胺絡合物可在室溫下固化，使用工藝性較好，便于大型部件的制造。和四氫鄰苯二甲酸酐的固化產物馬丁耐熱溫度大于200℃，并具有耐紫外老化、耐水、耐堿性。顯著的特點是它的熱膨脹系數在環氧樹脂中為小者，如使用適當的配方和填料可制得在80－180℃溫度范圍內膨脹系數幾乎為零的產品。它適宜于制造耐熱、耐候型的玻璃鋼、澆鑄件、無溶劑漆等。
二氧化雙環戊基醚易溶于乙醇、異丙醇、丙酮、苯、甲苯等溶劑中。它經過間苯二胺固化的產物熱變形溫度達235℃，延伸率達5%以上，韌性超過雙酚A型環氧樹脂的固化物，它的主要用途是作為玻璃纖維增強材料用于航天及軍事工業的纏結構件。
二氧化雙環戊二烯二乙醇醚初制成時為液體，室溫下會慢慢結晶。它有一咱令人不快的氣味，易溶于醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、四氯化碳等，主要用途是作玻璃鋼和涂料。與雙酚A型環氧涂層比較，涂膜具有更高的耐水性、耐光性、耐熱性及電絕緣性。在醇酸樹脂中加入8%－18%（質量分數）的二氧化雙環戊二烯二乙醇醚，在不影響附著力、抗沖擊強度的情況下耐水性提高33倍以上。
2.5 線型脂肪族環氧化物
聚丁二烯環氧化物易溶于苯、甲苯、乙醇、丙酮、汽油等溶劑中，易與酸酐類固化劑反應。固化后的產物有良好的熱性，馬丁耐熱溫度大于230℃，突出的抗沖擊性。但是固化后產品收縮率較大是它的缺點。它的主要用途用作玻璃纖維增強材料和涂料。
環氧樹脂品種繁多，其分類方法主要有兩種：一種以化學結構來分；另一種以形態來分。
前一種分類方法比較科學，后一種方法也有其實用的一面。
按化學結構分類。按環氧基（又稱縮水甘油基）（glycidyl group）相連基團化學結構分類；按環氧基相連的化合物結構分類。因此環氧樹脂大致可以分成以下幾類：
（1） 縮水甘油醚型樹脂（Glycidyl ether resins）；
（2） 縮水甘油酯型樹脂（Glycidyl ester resins）；
（3） 縮水甘油胺型樹脂（Glycidyl amine resins）；
（4） 脂環族環氧化合物（Alicyclic eposides）；
（5） 線狀脂肪族環氧化合物（Alicyclic epoxides）。
改性環氧樹脂按原母體分類。例如元素有機（如硅、磷）環氧樹脂、聚胺酯環氧樹脂…。
2、 各類環氧樹脂的結構特點及性能
2.1 縮水甘油醚型環氧樹脂
這類環氧樹脂是由多元酚或多元醇與環氧氯丙烷經縮聚反應而制得的。具有代表性的是雙酚A二縮水甘油醚（DEGBP A）在范圍內它的產量占環氧樹脂總量的75%以上，它的應用又遍及國民經濟的整個領域，因此被稱為通用型環氧樹脂。
2.1.1 雙酚A型二縮水甘油醚
該樹脂典型的特點是：
（1） 粘接強度高，粘接面廣，可粘接除聚烯烴之外幾乎所以材料；
（2） 固化收縮率低，小于2%，是熱固性樹脂中收縮率小的一種；
（3） 穩定性好，未加入固化劑時可放置1年以上不變質；
（4） 耐化學藥品性好，耐酸堿和多種化學品；
（5） 機械強度高，可作結構材料用；
（6） 電絕緣性優良，普遍性能超過聚酯樹脂。
但它有以下缺點：
（1） 耐候性差，在紫外線照射下會降解，造成性能下降，不能在戶外長期使用；
（2） 沖擊強度低；
（3） 不太耐高溫。
四溴雙酚A二縮水甘油醚除了具有DGEBP A的通性外，由于結構中含有溴，因此有優良的阻燃性能。
氫化雙酚A二縮水甘油醚是由雙酚A經加氫后制成的脂環狀二元醇與環氧氯丙烷縮聚反應制得的，因此固化產物除了具有雙酚A二縮水甘油醚的特性之外，還具有耐候、耐紫外線照射的特點，而搞沖擊強度又優于一般的脂環族環氧化物。它主要用于戶外電器的澆鑄和涂料。
2.1.2 雙酚F二縮水甘油醚
具有通用環氧樹脂的基本性能，其特點是粘度低，流動性好。與相同分子量比較它的粘度約是雙酚A二縮水甘油醚的一半。因此它適用于低溫場合，例如冬季戶外施工的涂料和膠粘劑，以及作絕緣浸漬漆的原料。
雙酚S環氧樹脂粘度代，反應活性高。固化產物熱變形溫度比雙酚A型提高40~60℃。
2.1.3 脂肪族醇多縮水甘油醚
聚氧亞烷基二醇二縮水甘油丁烷結構式如下：
這種樹脂以長鏈的脂肪族鏈為主鏈，鏈段可以旋轉，顯示了卓越的柔韌性。主要用途是改善雙酚A型環氧樹脂及線型酚醛樹脂固化產物的脆性。但用量過多，可使固化物的耐熱性、耐藥品性、耐溶劑性大幅度下降。
2.1.4 線型酚醛多縮水甘油醚
它是由線型酚醛樹脂與環氧丙迷反應而得。主鏈含有多個苯環，環氧基在3個以上，因此它的固化產物交聯密度大、耐熱性平均高于雙酚A二縮水甘油醚30℃左右，剛性好，機械強度、耐堿性優于本分醛樹脂，它的主要用途是作耐熱層太材料及涂料。
線型鄰甲酚甲醛多縮水甘油醚和線型酚醛多縮水甘油醚基本相同，只是在鄰位苯環年有甲基存在，在耐水性和低熔融粘度等方面都優于前者。它和酚醛樹脂固化后的產物Tg達到180℃以上，經高壓水蒸都24h后仍保持良好的電性能及物理性能。因此，國外廣泛使用它作為大規模集成電路（LCI）的封裝材料。
2.2 縮水甘油酯型環氧樹脂
該樹脂的特點是：粘度低，與常溫固化劑反應速度快；與中、高溫固化劑配合適用期長，在一定溫度時具有高反應性；與酚醛樹脂及環氧樹脂相容性好。固化物的機械性能與雙酚A環氧樹脂大體相同，耐熱性低于雙酚A型環氧樹脂，耐水、酸、堿性不如雙酚A型環氧樹脂。但有優良的耐候性耐漏電痕跡性。
縮水甘油酯的固化反應活性比雙酚A型環氧樹脂大，固化物在超低溫（－190℃）下仍具有良好的粘接強度（鋁－鋁）粘接。
鄰苯二甲酸縮水甘油酯室溫下粘度小于1Pa.s，適宜于電器澆鑄和浸漬。
對苯二甲酸二縮水甘油酯耐水性、耐寒性均優于鄰苯二甲酸二縮水甘油酯。但是縮水甘油酯固化產物的耐堿性比雙酚A型樹脂差。
二聚酸二縮水甘油酯是以不飽和脂肪酸二聚體為原料制備的樹脂。它具有固化后尺寸穩定性好，抗沖擊強度高、耐水防潮性好的優點。它的主要用途是制造土木建筑作的密封膠。
2.3 縮水甘油胺型環氧樹脂
這類由多元胺同環氧氯丙烷反應脫去氯化氫而制得。
縮水甘油胺固化產物的耐熱性，機械強度都超過雙酚A型環氧樹脂。它們和二氨基二苯甲烷（DDM）或二胺基二苯砜的組成物對碳纖維有良好的浸潤性和粘接強度，這類復合材料主要用于飛機、航天器材的制造。
三縮水甘油基異氰悄酸酯（TGIC）主體為三嗪骨核，具有較高的化學穩定性，優良的耐光老化性和耐候性，而且含氮量高達14%（質量分數），呼具有自熄性和優良的耐電弧性。1個分子中含有3個環氧基，固化后比普通的雙酚A型環氧樹脂交聯得更緊密。因而具有優良的耐高溫性，馬丁耐熱度可達到250℃，因此它比雙酚A型環氧樹脂有更好的綜合性能它的主要用途是戶外用聚酯粉末涂料的固化劑、耐熱膠粘劑、鑄造用樹脂的耐沖擊性改進劑。
TGIC為白色結晶粉末，分子量為297.29，熔點102－105℃，粘度為0.058-0.065 Pa.s/120℃,環氧當量102－108g/mol，有機氯質量分數＜1.0%，無機氯質量分數＜0.3。
2.4 脂環族環氧化物
這類環氧化物由丁二烯、丁烯醛、環戊二烯按Diels-Alder反應制成的脂環族二烯烴，再用過氧化醋酸等氧化制得。
脂環族環氧化合物的環氧基直接連在脂環上，它們和酸酐、芳香胺固化后得到的產物具有較高的耐熱性、電絕緣性和耐候性，但是固化物性脆，耐沖擊性差。有些產品經多元醇醚化后可以改善性，它們的典型產品有：二氧化雙環戊烯、3、4－環氧基－6－甲基環己烷甲酸、3′,4′-環氧基-6′-甲基環己基甲酯、α-二氧化雙環戊基醚、β-二氧化雙環戊基醚、二氧化雙環戊二烯乙二醇醚
二氧化雙環戊二烯易溶解于醋酸、甲醇，乙醇、丙酮、苯等溶劑中，對有機酸及酸酐的反應活性大于胺類，和順丁烯二酸酐、甘油固化后的產物馬丁耐熱性大于200℃，硬度高、耐候性及電絕緣性能好，但是耐沖擊性能差。它的主要用途是作玻璃鋼、戶外用澆鑄料及模塑粉。
3、4－環氧基－6－甲基環己烷甲酸、3′,4′-環氧基-6′-甲基環己基甲酯易溶于丙酮、苯、甲苯、乙醇、四氯化碳、乙醚、異丙醇等有機溶劑中。不易與胺類固化劑反應，在160℃以上易與酸酐反應，當加入三氟化硼單乙胺絡合物可在室溫下固化，使用工藝性較好，便于大型部件的制造。和四氫鄰苯二甲酸酐的固化產物馬丁耐熱溫度大于200℃，并具有耐紫外老化、耐水、耐堿性。顯著的特點是它的熱膨脹系數在環氧樹脂中為小者，如使用適當的配方和填料可制得在80－180℃溫度范圍內膨脹系數幾乎為零的產品。它適宜于制造耐熱、耐候型的玻璃鋼、澆鑄件、無溶劑漆等。
二氧化雙環戊基醚易溶于乙醇、異丙醇、丙酮、苯、甲苯等溶劑中。它經過間苯二胺固化的產物熱變形溫度達235℃，延伸率達5%以上，韌性超過雙酚A型環氧樹脂的固化物，它的主要用途是作為玻璃纖維增強材料用于航天及軍事工業的纏結構件。
二氧化雙環戊二烯二乙醇醚初制成時為液體，室溫下會慢慢結晶。它有一咱令人不快的氣味，易溶于醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、四氯化碳等，主要用途是作玻璃鋼和涂料。與雙酚A型環氧涂層比較，涂膜具有更高的耐水性、耐光性、耐熱性及電絕緣性。在醇酸樹脂中加入8%－18%（質量分數）的二氧化雙環戊二烯二乙醇醚，在不影響附著力、抗沖擊強度的情況下耐水性提高33倍以上。
2.5 線型脂肪族環氧化物
聚丁二烯環氧化物易溶于苯、甲苯、乙醇、丙酮、汽油等溶劑中，易與酸酐類固化劑反應。固化后的產物有良好的熱性，馬丁耐熱溫度大于230℃，突出的抗沖擊性。但是固化后產品收縮率較大是它的缺點。它的主要用途用作玻璃纖維增強材料和涂料。
