環(huán)氧樹脂體系功能化研究進(jìn)展

阮崢，劉朝輝，鄧智平，成聲月，葉圣天

（中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院 化學(xué)與材料工程系，重慶 401311）

環(huán)氧樹脂具耐化學(xué)藥品性能良好、附著力強(qiáng)、絕緣性優(yōu)良、耐磨性性強(qiáng)、力學(xué)強(qiáng)度高、反應(yīng)后尺寸穩(wěn)定和耐輻照性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1—3]，使其在材料粘結(jié)、灌漿、絕緣、防火、防腐和防輻射等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因其優(yōu)良的性能吸引廣大學(xué)者和研究人員投入到環(huán)氧樹脂的應(yīng)用研究中，這使得環(huán)氧樹脂體系朝著功能多元化的方向發(fā)展。文中通過對(duì)國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹脂功能化應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行分類和詳細(xì)總結(jié)分析，為環(huán)氧樹脂未來功能化發(fā)展提供參考。

1 環(huán)氧樹脂功能化研究分類

1.1 環(huán)氧灌漿材料

環(huán)氧樹脂灌漿材料粘結(jié)力強(qiáng)，固化收縮率低，機(jī)械性能良好，滲透性強(qiáng)，在補(bǔ)強(qiáng)灌漿材料中占有重要的地位，廣泛地用于修補(bǔ)混凝土裂縫和澆筑設(shè)施設(shè)備基座[4—6]。張斌[7]等利用氨基硅油與環(huán)氧樹脂E44反應(yīng)制備出的糠醛丙酮環(huán)氧樹脂灌漿材料比普通糠醛丙酮環(huán)氧樹脂灌漿材料在斷裂伸長(zhǎng)率、韌性和耐熱性等方面有很大的提高。王永珍[8]等制備出潛伏性環(huán)氧固化劑，并以環(huán)氧樹脂E51、固化劑、稀釋劑和促進(jìn)劑為原料，配制出粘結(jié)強(qiáng)度高、附著力好的環(huán)氧灌漿材料。張維欣[9]等制備出環(huán)保型衣康酸環(huán)氧樹脂灌漿材料，該灌漿材料固結(jié)體機(jī)械強(qiáng)度高，水泥塊粘結(jié)強(qiáng)度超過2.8 MPa，純聚合體的抗壓強(qiáng)度可達(dá)102.37 MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)到22.18 MPa。邱建華[10]等以環(huán)氧樹脂E51、剛性固化劑T31和柔性固化劑聚酰胺651混合復(fù)配，活性稀釋劑501、促進(jìn)劑和增韌劑為原材料設(shè)計(jì)制備出環(huán)氧灌漿材料。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)灌漿材料的柔韌性和抗沖擊能力隨著柔性固化劑聚酰胺651比例增大而得到提高，壓縮模量則是降低。其抗拉強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度隨著促進(jìn)劑和活性稀釋劑的比例增大而增大。楊霞等[11]發(fā)現(xiàn)柔性聚醚胺固化劑D-230和改性腰果酚類固化劑G2復(fù)配時(shí)制得的環(huán)氧灌漿材料具有良好的施工黏度和可操作時(shí)間，并且固結(jié)體具有較好的柔韌性和力學(xué)性能。

范兆榮等[12]合成了一種含有酚羥基的環(huán)氧固化劑，并以該固化劑制備出了一種能在低溫潮濕環(huán)境中固化的灌漿材料，該灌漿材料具有與潮濕基面粘結(jié)強(qiáng)度高、可操作時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。石紅菊等[13]以環(huán)氧樹脂和衣康酸反應(yīng)實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂水性化，制得環(huán)保型環(huán)氧灌漿材料，材料的黏度和純聚合體壓縮強(qiáng)度均比傳統(tǒng)的丙烯酰胺、丙烯酸鹽等2種灌漿材料高。龍勇[14]在碩士論文中指出采用有機(jī)硅改性的環(huán)氧灌漿材料的斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、耐濕熱和耐老化的性能得到提高。Md Shamsuddoha等[15]對(duì)5種環(huán)氧樹脂灌漿材料的力學(xué)性能和熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。研究結(jié)果表明，5種樹脂的抗壓強(qiáng)度范圍為50～120 MPa，模量范圍為1.7～11.0 MPa，拉伸強(qiáng)度范圍為11～32 MPa，彎曲強(qiáng)度范圍為27～53 MPa，剪切強(qiáng)度范圍為13～30 MPa，抗拉剛度范圍為3～17 GPa，抗彎剛度范圍為4～13 GPa。其中2種環(huán)氧樹脂灌漿材料A和B的玻璃化溫度大約為60℃，C，D和E等3種灌漿材料的玻璃化溫度在60～90℃之間。通過對(duì)樹脂的力學(xué)性能和熱性能的分析，有助于研究人員了解灌漿材料的修復(fù)行為。

從環(huán)氧樹脂灌漿材料的研究現(xiàn)狀分析可以看出，研究人員關(guān)注于材料的力學(xué)性能研究，并以此為指標(biāo)來獲得性能良好的灌漿材料。相比較而言，國(guó)外研制的環(huán)氧樹脂抗壓強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能都優(yōu)于國(guó)內(nèi)。

1.2 環(huán)氧防輻射材料

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了諸多便利，但高技術(shù)產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦、核工業(yè)、核成像、醫(yī)院核照射檢測(cè)、核放療等設(shè)備大大增加了人們受到輻射的幾率，防輻射研究越來越重要，環(huán)氧樹脂具有較強(qiáng)的耐輻照性能[3]，是作為環(huán)氧防輻射材料的良好基體樹脂。黃益平等[16]用環(huán)氧樹脂和H-116樹脂作為固化體系，用碳化硼作為熱中子吸收填料，制得防輻射涂料，通過改變填料在涂料體系中的比例來獲得性能優(yōu)異的涂料。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳化硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，涂料能夠獲得最佳的總體機(jī)械性能，以此填料比例為基礎(chǔ)，得到當(dāng)涂膜厚度超過300μm時(shí)能夠屏蔽中子射線的結(jié)論。鞏曉陽等[17]針對(duì)家用電器電磁波輻射危害，研制出了納米鐵/環(huán)氧樹脂吸波材料。文獻(xiàn)中指出，納米鐵的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界值0.25%時(shí)，吸波效率最高。此項(xiàng)研究為該材料用作家用電器防電磁輻射外殼提供了參考價(jià)值。

李江蘇等[18]通過60CO輻射伽馬射線照射的方式研制出聚丙烯酸釤/環(huán)氧樹脂輻射屏蔽材料，研究表明，照射劑用量在50KGY時(shí)，材料力學(xué)性能較純環(huán)氧樹脂優(yōu)異。通過對(duì)比試驗(yàn)，證明了釤元素防護(hù)低能射線的能力比鉛元素強(qiáng)，在核電、醫(yī)學(xué)放射場(chǎng)所具有應(yīng)用價(jià)值。陳飛達(dá)等[19]在纖維樹脂基中添加碳化硼制得玻璃纖維/B4C/環(huán)氧樹脂材料。該材料對(duì)中子具有良好的屏蔽效果，具有作為核設(shè)施防護(hù)材料的潛力，研究的內(nèi)容為優(yōu)化設(shè)計(jì)和制備新型中子屏蔽材料提供借鑒。環(huán)氧防輻射材料研究現(xiàn)狀表明，研究人員主要通過篩選合適的防輻射填料來制備出環(huán)氧防輻射材料，而且性能優(yōu)良。

在研究環(huán)氧防輻射材料時(shí)，主要以環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以不同的防輻射填料來制備出屏蔽性能良好的防輻射材料。

1.3 金屬防腐材料

環(huán)氧樹脂耐化學(xué)藥品性能好，抗酸堿和油侵蝕能力強(qiáng)，與金屬有良好的附著力[20]，適合用于金屬防腐。關(guān)有俊[21]等在自制改性環(huán)氧樹脂中添加鋅粉制得環(huán)氧富鋅防腐底漆，底漆具有良好的防腐性能，并且比國(guó)外同類產(chǎn)品的性價(jià)比高，具有廣闊的應(yīng)用前景。謝亦富[22]等采用向環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化體系中加入配以硅鈦防銹增強(qiáng)劑的環(huán)保型復(fù)合填料的方法研制出環(huán)氧防腐防銹涂料，涂料具有優(yōu)良的防腐性能。邵德龍[23]等利用復(fù)配的環(huán)氧樹脂為基體，腰果油改性聚酰胺為固化劑，加入磷酸鋅復(fù)合填料制備出的環(huán)氧防腐底漆具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，該漆能在低于5℃的環(huán)境下使用，具有良好的低溫固化性能，可以用作高鐵機(jī)車底漆。高新華等[24]利用自制環(huán)氧固化劑和水性環(huán)氧樹脂作為成膜物，采用無鉻填料，研發(fā)出適合鋁合金使用的防腐涂料。通過性能測(cè)試證明了涂料性能優(yōu)于進(jìn)口水性環(huán)氧底漆，可替代含CR6+水性環(huán)氧底漆。張玉忠等[25]在納米二氧化硅改性的環(huán)氧樹脂中添加功能性填料制得的防腐涂料具有良好的防腐性能和機(jī)械性能。研究結(jié)果表明，納米二氧化硅的最佳用量為2%～3%，此時(shí)涂膜的柔韌性從30 cm提70 cm，濕附著力增大為原來的3倍。胡群義等[26]從水性環(huán)氧樹脂、固化劑、顏填料和助劑等方面研究影響水性工業(yè)防腐涂料性能的因素，綜合分析篩選出涂料的配方和工藝，并將涂料應(yīng)用在工程設(shè)備中，取得良好的防腐效果。陳永福[27]等采用水性環(huán)氧-胺體系為基料，摻加功能性填料鋅粉以及胺硅烷偶聯(lián)劑制備出水性環(huán)氧富鋅防腐涂料。涂料中的鋅粉含量高達(dá)87%，具有很好的防腐性能。涂料用水稀釋，無揮發(fā)性溶劑，安全環(huán)保，可以替代傳統(tǒng)的溶劑型環(huán)氧富鋅防腐涂料。楊小剛等[28]通過交流阻抗技術(shù)，對(duì)磷酸鋅/云鐵灰環(huán)氧防腐涂料性能的影響因素進(jìn)行了綜合分析，研究表明，顏填料體積濃度為8%，稀釋劑添加量為2%，磷酸鋅與云灰鐵質(zhì)量比為4∶1時(shí)，涂料具有最佳的防腐性能。

M.T.Rodríguez等[29]通過電化學(xué)測(cè)試技術(shù)研究了增塑劑的添加量對(duì)環(huán)氧底漆防腐性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，增塑劑含量為1.5%～3%時(shí)，環(huán)氧底漆防腐性能最佳。M.R.Bagherzadeh等[30]在水性聚酰胺-胺固化劑中添加0.02%的納米聚苯胺，與DGEBA環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)制得防腐涂層。對(duì)涂層進(jìn)行耐鹽霧和附著力測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，涂層的防腐蝕性能得到顯著提高，在受到腐蝕介質(zhì)侵蝕后，與鋼材依然保持著良好的附著力。Eram Sharmin等[31]合成丙烯酸改性三聚氰胺樹脂，并以此樹脂為固化劑，與DGEBA環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化反應(yīng)制得涂層。實(shí)驗(yàn)中將固化劑控制在10%～40%的范圍內(nèi)，通過標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法來測(cè)試涂層的物理力學(xué)性能和防腐性能。研究結(jié)果表明，固化劑的添加量為30%時(shí)，涂層具有良好的物理力學(xué)性能和耐腐蝕性能，該涂層體系與聚酰胺環(huán)氧樹脂涂層體系相比，具有更好的防腐性能。

環(huán)氧防腐涂料的研究現(xiàn)狀表明，目前研究人員主要通過摻入功能性填料、合成固化劑以及固化劑改性的方式來制得性能良好的防腐涂料[32—35]。國(guó)內(nèi)外相比較，國(guó)外研制的環(huán)氧樹脂防腐性能比國(guó)內(nèi)優(yōu)異，制備的環(huán)氧防腐材料有更好的防腐性能。

1.4 環(huán)氧樹脂防火材料

環(huán)氧樹脂反應(yīng)固化后耐熱性強(qiáng)，用它來配制的防火涂料附著力好、機(jī)械強(qiáng)度高。又因環(huán)氧樹脂防火涂料封閉性極好，能夠很好地將阻燃成分封閉在涂層里面，其防火性能基本不受環(huán)境和時(shí)間的影響[36]。劉成樓等[37]以環(huán)氧樹脂ORE-95與水性胺固化劑751為固化成膜物，添加阻燃成分制備鋼結(jié)構(gòu)環(huán)氧防火涂層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧基料的交聯(lián)度在50%～70%時(shí)，涂層具有良好的防火隔熱性能，控制涂層厚度為2 mm時(shí)，涂層的耐火時(shí)間可達(dá)94 min。王丹等[38]在環(huán)氧樹脂E51固化體系中加入膨脹控制劑和抗白化劑等研制出環(huán)氧膨脹型防火涂料，研究表明，抗白化劑能夠提高膨脹層的強(qiáng)度，當(dāng)添加量為14%時(shí)，涂料的性能較好；通過改變膨脹控制劑的添加量來影響涂層的防火性能時(shí)發(fā)現(xiàn)膨脹控劑的最佳添加量為15%，此時(shí)膨脹層致密均勻，韌性較高。該防火涂料與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，性能相當(dāng)。趙敏[39]利用硼酚醛樹脂對(duì)環(huán)氧樹脂E51進(jìn)行改性，以制得的改性環(huán)氧樹脂為成膜物，加入功能性耐火填料硅酸鋁和阻燃協(xié)效劑磷酸酯改性胺，研制出飾面型防火涂層。實(shí)驗(yàn)以涂層耐燃時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)來研究硅酸鋁、磷酸酯改性胺復(fù)合物和硼酚醛樹脂3個(gè)主要因素的最佳用量，取每個(gè)因素3個(gè)水平的方式進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硼酚醛樹脂對(duì)防火涂層防火性能影響最大，磷酸酯改性胺復(fù)合物次之，硅酸鋁的影響最小。當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，硅酸鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，磷酸酯改性按復(fù)合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，丁基環(huán)氧醚/固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，涂層防火性能最佳。此時(shí)涂層的耐燃時(shí)間達(dá)到55 min，附著力等級(jí)為1級(jí)，耐沖擊性達(dá)到35 cm，均已達(dá)標(biāo)。

崔錦峰等[40]合成四溴雙酚A溴碳環(huán)氧樹脂，并以該樹脂為主要成膜物制得防火地坪涂料，通過熱重分析、紅外光譜分析和電鏡掃描測(cè)試等技術(shù)方法對(duì)涂料進(jìn)行微觀表征，對(duì)影響涂料性能主要因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明，地坪涂料的燃燒極限氧指數(shù)為37.5%，符合防火阻燃的要求，涂料無揮發(fā)性溶劑，環(huán)保安全，能夠防硫酸、氫氧化鈉等腐蝕，具有優(yōu)異的耐溶劑性能。Caroline Gérard等[41]以環(huán)氧樹脂為基體樹脂，添加OMPSS，CNTS和APP等3種阻燃填料來篩選最佳的環(huán)氧防火體系，通過對(duì)這三種發(fā)泡樣品燃燒的動(dòng)態(tài)研究，得到最佳的阻燃防火體系組合為環(huán)氧樹脂95%、APP 4%和OMPSS 1%。

從環(huán)氧防火材料的研究方式來看，研究人員主要研究通過改性環(huán)氧樹脂、添加助劑和添加功能性阻燃填料等方式來制備出性能良好的防火涂料，涂料的性能符合防火要求。

1.5 環(huán)氧樹脂粘結(jié)材料

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接性能，能夠?qū)⒔饘俸徒饘?，金屬和非金屬很好地粘接在一起，并且能形成平整的表面，密封性能良好[42]。李偉信等[43]采用環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接鋁薄片和氧化鋁片，利用常溫模壓的方法研制出氧化鋁/鋁層復(fù)合材料。通過研究環(huán)氧樹脂與固化劑不同質(zhì)量配比對(duì)粘接強(qiáng)度的影響，確定環(huán)氧樹脂∶固化劑為1∶0.8，此時(shí)粘接劑能夠達(dá)到最大的粘接強(qiáng)度。復(fù)合材料與單一的氧化鋁材料相比，有更高的斷裂功和斷裂韌性。章凱[44]在研究水性環(huán)氧乳液改性砂漿性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧乳液最佳添加量為水泥用量6%～10%，此時(shí)砂漿與老砂漿的粘接強(qiáng)度明顯提高，與同灰砂的普通砂漿相比，其強(qiáng)度最大可提高73%。李美江[45]等利用接枝聚合法在雙酚F環(huán)氧樹脂中引入聚甲基苯基硅氧烷，合成有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂。對(duì)制得的樹脂進(jìn)行不同條件下的性能測(cè)試，研究結(jié)果表明，改性的環(huán)氧樹脂比未改性的環(huán)氧樹脂有更好地耐高溫粘結(jié)性能，且當(dāng)聚甲基苯基硅氧烷與雙酚F環(huán)氧樹脂質(zhì)量比為1∶4時(shí)，制得的改性樹脂能夠作為耐高溫粘結(jié)劑。蔣伯成[46]利用聚酰亞胺改性環(huán)氧樹脂制得耐高溫環(huán)氧膠粘劑，通過力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試、TG和DSC等技術(shù)測(cè)試手段，確定出膠粘劑最佳配合比，此時(shí)膠粘劑的剝離強(qiáng)度為22.5 kN/m，剪切強(qiáng)度最大為27.1 MPa，熱分解溫度為411℃，力學(xué)性能和粘結(jié)強(qiáng)度良好。

朱海燕[47]等利用KY-2055改性劑對(duì)環(huán)氧樹脂E-44改性，研制出改性的環(huán)氧樹脂比未改性的環(huán)氧樹脂粘結(jié)強(qiáng)度大，并用此樹脂來粘結(jié)磁粉制得NdFeB磁體。NdFeB磁體的磁性能優(yōu)于未改性環(huán)氧樹脂作粘接劑的磁體的磁性能。研究不同制備工藝參數(shù)對(duì)磁性能的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，控制體系固化溫度為120℃、固化時(shí)間為120 min，將模壓溫度控制為130℃、保壓時(shí)間為2 min，制備出的磁體具有最佳的磁性能。K.B.Katnam等[48]制作圓柱體凹槽試件來測(cè)試空心微珠改性環(huán)氧粘結(jié)劑的拉伸性能。實(shí)驗(yàn)中通過改變?cè)嚰娜莘e率和曲率半徑來測(cè)試粘接劑的應(yīng)變力和三軸應(yīng)力的變化，借助光學(xué)顯微鏡和掃面電鏡得手段觀察斷面形貌來判斷失效機(jī)理。研究表明，粘接劑的應(yīng)變率和三軸應(yīng)力對(duì)其拉伸性能產(chǎn)生影響。A.Sturiale等[49]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在環(huán)氧-胺粘接體系中加入酚醛樹脂能夠提高粘接體系的粘接強(qiáng)度。Ramazan Kahraman等[50]研究了環(huán)氧樹脂粘接劑的厚度和鋁粉含量對(duì)鋁合金接頭力學(xué)性能的影響。通過單搭接接頭剪切實(shí)驗(yàn)和有限元分析發(fā)現(xiàn)，粘接強(qiáng)度隨粘接劑的厚度增加而下降，環(huán)氧粘接劑中鋁粉最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)50%。

從研究現(xiàn)狀來看，研究人員主要是通過對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性和添加一些功能性填料的方式制備粘結(jié)材料，并探索出了合適的工藝。相比較而言，國(guó)外研制的環(huán)氧樹脂有更好的粘接強(qiáng)度，使填料與基材結(jié)合更加緊密。

1.6 環(huán)氧絕緣材料

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的絕緣性能，其力學(xué)性能良好，廣泛用于電氣絕緣領(lǐng)域[51]。湯俊萍等[52]在環(huán)氧樹脂中添加水合氧化鋁制得真空絕緣子材料，通過表面電阻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)，可以看出環(huán)氧樹脂表面電阻率從約1016Ω降至約1011Ω，有利于減少沿面閃絡(luò)過程中殘余電荷的積累。真空脈沖電壓下的沿面閃絡(luò)性能實(shí)驗(yàn)表明，添加適量水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂的沿面閃絡(luò)強(qiáng)度高于純環(huán)氧樹脂。楊志強(qiáng)[53]等以CCl4作為納米SiO2的分散介質(zhì)，將納米SiO2均勻地分散在環(huán)氧樹脂中研制出高壓絕緣材料。對(duì)復(fù)合絕緣材料進(jìn)行力學(xué)性能和電性能測(cè)試，結(jié)果表明，納米SiO2的加入既對(duì)環(huán)氧樹脂起到增韌作用又沒有損害材料的電性能，同時(shí)還提高了材料的力學(xué)性能。徐任信[54]等研究了加入短切碳纖維的AIN/環(huán)氧樹脂復(fù)合絕緣導(dǎo)熱材料的電、熱以及力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)將AIN陶瓷的體積分?jǐn)?shù)固定在50%，將短切碳纖維的體積分?jǐn)?shù)從0開始，以0.3%等間距增大到1.8%，測(cè)試絕緣材料的熱導(dǎo)率、表面電阻率、體積電阻率、彎曲強(qiáng)度以及彎曲模量的變化。研究結(jié)果表明，絕緣導(dǎo)熱材料的熱導(dǎo)率提高了27%，表面電阻率為1010Ω，體積電阻率為1012，彎曲強(qiáng)度增大14%，彎曲模量增大13%，符合絕緣要求。

黃翠華等[55]研究了環(huán)氧樹脂、固化劑、硅微粉三者間不同的配比對(duì)絕緣材料性能的影響，通過對(duì)環(huán)氧復(fù)合絕緣材料的固化時(shí)間、流動(dòng)性、彎曲強(qiáng)度以及電氣強(qiáng)度等性能的測(cè)試，確定出環(huán)氧樹脂、固化劑和硅微粉三者間的最佳配合比為1∶1∶4，此時(shí)環(huán)氧復(fù)合絕緣材料具有最佳的綜合性能。Chu Xinxin等[56]在環(huán)氧樹脂中添加鎢酸鋯研制出低熱膨脹環(huán)氧樹脂，研究表明，鎢酸鋯添加到樹脂中能夠顯著降低材料的熱膨脹系數(shù)。該材料可以作為超導(dǎo)饋線系統(tǒng)的絕緣子。

從研究現(xiàn)狀得知，可以通過添加不同的絕緣填料等方式來制備出絕緣性能好的絕緣材料，并且材料具有良好的力學(xué)性能。

2 環(huán)氧樹脂優(yōu)點(diǎn)以及功能化研究總結(jié)

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的特性以及廣泛的應(yīng)用，通過對(duì)環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)以及其功能化研究現(xiàn)狀進(jìn)行細(xì)致的分析，總結(jié)其性能優(yōu)點(diǎn)與功能化研究如圖1所示。

圖1 環(huán)氧樹脂體系功能化研究Fig.1 Graph for research on functionalization of epoxy resin systems

3 環(huán)氧樹脂功能化研究存在的問題

1）目前環(huán)氧樹脂功能化應(yīng)用研究方面著重于實(shí)驗(yàn)探索研究，通過不同的實(shí)驗(yàn)方案來篩選和優(yōu)化合理的原料配方，從而制備出所需的材料。探索實(shí)驗(yàn)的過程漫長(zhǎng)而且耗費(fèi)較多的時(shí)間、精力和材料，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也無法預(yù)料。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行模擬，能夠大致預(yù)測(cè)出實(shí)驗(yàn)效果，節(jié)約資源和時(shí)間。

2）國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹脂在產(chǎn)品性能方面和國(guó)外樹脂相比還存在一定的差距，比如在力學(xué)性能、耐化學(xué)性能和粘接強(qiáng)度等方面，并且樹脂的種類較為單一，需要加大投資研發(fā)力度以提高樹脂的質(zhì)量，開發(fā)出性能優(yōu)異，種類各異的樹脂。

3）不同種類的環(huán)氧樹脂需要特定類型的固化劑來實(shí)現(xiàn)固化，市場(chǎng)上的固化劑種類繁多，通過實(shí)驗(yàn)逐一篩選出合適固化劑的成本太高，不經(jīng)濟(jì)。應(yīng)根據(jù)不同類型環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)開發(fā)出不同種類的固化劑，同一種類的固化劑的性能也應(yīng)該相近，以提高效率，降低成本。

4）環(huán)氧樹脂在實(shí)現(xiàn)不同功能化研究應(yīng)用時(shí)往往需要添加功能性填料，但是有的填料則是有毒的重金屬，危害健康和污染環(huán)境，對(duì)此類填料進(jìn)行無毒改性或開發(fā)安全環(huán)保的新型填料作為該填料的替代品值得思考。

4 環(huán)氧樹脂功能化研究發(fā)展方向展望

國(guó)家建設(shè)快速發(fā)展，新型行業(yè)正在快速崛起，將會(huì)出現(xiàn)越來越多的新型領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的出現(xiàn)將對(duì)環(huán)氧樹脂的功能多樣化提出更高的要求，目前環(huán)氧樹脂的功能化研究如環(huán)氧灌漿材料、環(huán)氧防輻射材料、環(huán)氧防腐材料、環(huán)氧防火材料、環(huán)氧粘結(jié)材料等主要在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)理想條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)的多變的環(huán)境條件有一定的差別。實(shí)驗(yàn)條件下得到的性能不一定能在材料的實(shí)際工作環(huán)境中得到充分的發(fā)揮，有時(shí)甚至不能用到實(shí)際的工程應(yīng)用之中去，在某種程度上使得研究失去意義。今后的研究應(yīng)該模擬自然環(huán)境中復(fù)雜多變的環(huán)境條件，或者在實(shí)際工程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以此來使制備的材料能夠更好地得到實(shí)際應(yīng)用。此外，環(huán)氧樹脂固化后涂膜致密，對(duì)此可以將其用作為建筑大面積涂層防水、建筑墻面涂層防刮痕和建筑涂層防涂鴉等，使其功能朝著多元化的方向發(fā)展。

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