中國環(huán)氧樹脂體系的發(fā)展現(xiàn)狀及方向詳述
一、環(huán)氧樹脂體系概念的發(fā)展
二十世紀末期，國外開始將專業(yè)用途的環(huán)氧樹脂、固化劑、活性稀釋刑、助刑、填料等配套組成，稱為“環(huán)氧系統(tǒng)(Epoxy system)”；“環(huán)氧系統(tǒng)(Epoxy system)”與“環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)”這是兩個不同的概念。“環(huán)氧系統(tǒng)(Epoxy system)”強調(diào)的是材料的配套性、專業(yè)性、專用性；而“環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)”只是單一性、通用性、普及性、一般性！
隨著近年環(huán)氧樹脂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級，我國開始適應(yīng)與國際接軌的形勢需要，環(huán)氧樹脂業(yè)界生產(chǎn)、科研、經(jīng)營單位在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，加強協(xié)調(diào)，進行環(huán)氧樹脂系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)！
“環(huán)氧樹脂體系”的概念，是“中國環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)學(xué)會”于1995年提出的，一經(jīng)提出就引起了行業(yè)內(nèi)專家和科技人員的注意。因為，雖然環(huán)氧樹脂澆注料、電子元器件灌封料、防腐涂料、結(jié)構(gòu)型膠粘劑、玻纖增強復(fù)合材料等作為環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的產(chǎn)品早已在市場上出現(xiàn)，但很少有人從“體系”的角度去看理解，而只是從樹脂、固化劑、其它輔助材料的單一途徑去尋求新產(chǎn)品的開發(fā)，這樣往往由于各自為政而延誤了解決技術(shù)難題的時間！
“體系”—是從整體的、系統(tǒng)的角度展望，特別強調(diào)了環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑、活性稀釋劑等其它輔助材料的協(xié)調(diào)和配合，因而，使我國環(huán)氧樹脂配方組合材料的同步研制、開發(fā)得以實現(xiàn)，并結(jié)合應(yīng)用技術(shù)，使材料(產(chǎn)品)投入市場的速度加快。例如：熱固性功能型粉末涂料體系、重防腐粉末涂料體系、高電壓電力部件環(huán)氧樹脂真空澆注體系和APC工藝技術(shù)體系等在過去的幾年中取得了很大的進展，能在與國外產(chǎn)品競爭之中獲勝，關(guān)鍵是，近年我國環(huán)氧樹脂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級，開始適應(yīng)與國際接軌的形勢需要，環(huán)氧樹脂體系業(yè)界的科研、生產(chǎn)、經(jīng)營單位加強協(xié)調(diào)、交流的結(jié)果！
特別是近三年來，經(jīng)過我們的組合協(xié)調(diào)努力，我國在磁懸浮列車長定子環(huán)氧樹脂配套體系和成型工藝技術(shù)；風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)葉環(huán)氧樹脂配套體系和成型工藝技術(shù)；高速鐵路無渣板式結(jié)構(gòu)道軌環(huán)氧樹脂充填配套材料；以及無氣隙環(huán)氧樹脂復(fù)合材料體系等環(huán)氧樹脂配套體系均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，這充分說明了是“環(huán)氧樹脂體系”的作用和發(fā)展！
重要的是，中國環(huán)氧樹脂體系的發(fā)展是與環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)的科技進步緊密相連、相互依存的；同時，又是相互促進、相互推動的。因此，環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑、稀釋劑、填料、促進劑和著色劑等配套材料的合成與環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)這二大部分的組合，已形成為—環(huán)氧樹脂體系。環(huán)氧樹脂配方設(shè)計根據(jù)應(yīng)用技術(shù)用途的多變性、成型工藝技術(shù)的多樣性，在高分子合成材料范疇里是獨特的。我國環(huán)氧樹脂五十年來的發(fā)展實踐和事實，證明了這樣一個真理：應(yīng)用技術(shù)促進了合成工業(yè)的發(fā)展，而合成工業(yè)的發(fā)展又推動了應(yīng)用技術(shù)的科技進步。
目前，中國的環(huán)氧樹脂體系和應(yīng)用技術(shù)行業(yè)的重點發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾類：
·重防腐環(huán)氧樹脂配方體系(粉末涂料、液態(tài)無溶劑涂料和水性涂料等)：
·高速鐵路無渣道軌環(huán)氧樹脂充填配方體系：
·風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)葉環(huán)氧樹脂配套體系：
·建筑工程環(huán)氧樹脂配方體系(建筑補強、碳纖維增強、建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑和地坪涂料等)：
·電子元器件低應(yīng)力灌封密封配方體系(耐嚴酷環(huán)境工作條什)：
·電器、電工部件干式絕緣中溫固化環(huán)氧樹脂配方體系(真空澆注工藝和APG工藝技術(shù)等)
·無氣隙玻璃纖維增強復(fù)合材料環(huán)氧樹脂配方體系！
二、環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品將是發(fā)展方向
環(huán)氧樹脂配方體系都是由環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑、填料及其它輔助配套材料組成。用戶開始應(yīng)用時，是由用戶自己根據(jù)用途的技術(shù)要求和指標，來設(shè)計環(huán)氧樹脂配方和工藝順序，接著分別購買環(huán)氧樹脂、固化劑、其它輔助材料(例如：填料、增韌劑、稀釋劑、顏料、流平劑、消泡劑、偶聯(lián)劑等等)，經(jīng)過攪拌、真空處理、研磨等加工成為能夠適合自己應(yīng)用的混合料。這就涉及到技術(shù)配方、各種原料，驗收的儀器、加工設(shè)備等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而大多數(shù)應(yīng)用廠是不具備這樣的條件。當用戶廠出現(xiàn)質(zhì)量問題時，就查樹脂、固化劑、其它輔助材料，往往各原料廠都講自己的產(chǎn)品符合出廠標準。用戶廠為了查原因結(jié)果轉(zhuǎn)了一大圈，時間花掉了，問題卻還找不出來！
將環(huán)氧樹脂配方體系的組份材料，按配方配制工藝組合加工成體系材料，同時，按使用行業(yè)規(guī)范技術(shù)要求，制定一定質(zhì)量標準的相關(guān)產(chǎn)品，方便了用戶的使用，保證了用戶的使用質(zhì)量，而且從多包裝發(fā)展到雙包裝甚至單包裝的產(chǎn)品，極大地方便了用戶。這就是環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品的最大優(yōu)點！
由于環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品是由技術(shù)開發(fā)能力較強的專業(yè)企業(yè)進行生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量有指標、有生產(chǎn)工藝、有專用設(shè)備，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了資源的浪費。這是環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品的另一個優(yōu)點。環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品，實現(xiàn)專業(yè)生產(chǎn)后，專業(yè)廠為了不斷地開發(fā)產(chǎn)品，或提高產(chǎn)品質(zhì)量，不斷地有專業(yè)人員來進行研究，加快了環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品的開發(fā)速度，這是環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品的又一個優(yōu)點。由于當前廣大的環(huán)氧樹脂體系用戶沒有專職技術(shù)人員，因此，市場急需這樣的環(huán)氧樹脂體系產(chǎn)品！
三、無氣隙玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料
二十世紀60年代隨著SF6斷路器的研制成功，于20世紀70年代發(fā)展為優(yōu)異的高壓開關(guān)，SF6組合電器等系列產(chǎn)品，由于其具有性能好，安全可靠，經(jīng)濟，占地面積小(約為空氣開關(guān)的1/10)等特點，能滿足電氣設(shè)備要求大容量化、小型化和高可靠性的要求，因此，我國高壓開關(guān)廠相繼從國外引進SF6開關(guān)組合電器系列的制造技術(shù)，并向國外購置了滅弧室、拉桿等無氣隙環(huán)氧樹脂玻纖增強絕緣制品！
常規(guī)的環(huán)氧樹脂玻璃布板、管、筒、棒等制品，均在常壓下施工生產(chǎn)，制品有較多的氣隙(微氣泡、玻纖—樹脂界面微裂紋等)，在高電壓下氣隙部分發(fā)生游離放電(局部放電)，最終造成絕緣擊穿，不能滿足高壓開關(guān)的需要；此外，無氣隙玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的機械強度與同類制品，相比要提高15%～25%。因此，研制具有優(yōu)異機電性能的無氣隙玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的要點是，環(huán)氧樹脂配方體系、玻纖(經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理)、模具和成型設(shè)備以及成型工藝技術(shù)。
無氣隙玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的成型工藝技術(shù)采用：真空壓力浸漬工藝技術(shù)。
1、環(huán)氧樹脂配套材料的技術(shù)要求
環(huán)氧樹脂配方，應(yīng)要滿足施工時的工藝要求，還要達到固化后制品的各項技術(shù)性能指標，要求環(huán)氧樹脂配方組份低粘度(利于滲透到玻璃纖維間隙中去)、低揮發(fā)性(消除在真空下溶化，形成新的氣隙)，快速凝膠和短時固化快，但放熱峰溫度不能過高，以免局部過熱，導(dǎo)致膠的收縮而引起微裂縫；要有足夠的使用期，固化物應(yīng)具有良好的粘結(jié)性能，足夠的機械強度和優(yōu)良的介電性能以及低的收縮率保證產(chǎn)品外形尺寸。同時，應(yīng)有足夠的耐熱性，溫度指數(shù)和熱態(tài)機電性能以滿足電工產(chǎn)品長期運行的可靠性和耐久性！
2、纖維增強材料
增強材料，常用無堿無捻或低捻的玻璃布，必須脫蠟、用硅烷偶聯(lián)劑經(jīng)表面處理，保證對環(huán)氧樹脂配方體系具有良好的浸潤性。玻璃布根據(jù)織法有平紋布，斜紋布，段紋布和單向布，其中平紋布強度最大，捻度小，有利于樹脂膠液的滲透，并要按產(chǎn)品的力學(xué)性能選用玻璃布的厚度和品種；此外，還可選用玻璃氈，聚酯布和氈，要求耐熱性高的聚芳酰胺纖維紙等視產(chǎn)品要求而定。而耐SF6的產(chǎn)品則用聚酯纖維布！
3、真空壓力浸漬工藝技術(shù)過程
將環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑等配方組份，在具備薄膜脫氣裝置的混合罐內(nèi)進行抽真空，以消除攪拌混合帶來的空氣氣泡，同時，在一定真空度和溫度下脫除環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑等自身存在的微量揮發(fā)物！
對玻璃布在浸漬前必須進行真空干燥，以消涂制造、存儲帶來的空氣及濕氣，因此，可以在模具內(nèi)進行，也可在烘箱內(nèi)進行，溫度不超過140℃，時間約4～6小時。
輸膠管、閥門等環(huán)節(jié)中殘留的空氣，則要在輸膠過程中排除，要利用模具溫度和輸膠速度來排除！
壓力——真空輸膠完成后，必須采用加壓、恒壓凝膠工藝(解除真空狀態(tài)下)，所施壓力，根據(jù)配方、模具、溫度而定，一般為0.1～0.3MPa。
固化：工藝條件，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的環(huán)氧樹脂配方的DSC曲線來制定，一般分：凝膠、初固化及后固化三個階段進行。
無氣隙玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制品，具有均勻密實的結(jié)構(gòu)特性，耐環(huán)境老化性能優(yōu)異，機械強度和尺寸穩(wěn)定性好，電絕緣性能優(yōu)異等一系列特性，因此，是樹脂基纖維增強復(fù)合材料的發(fā)展方向，必將延伸到復(fù)合材料的其它成型工藝技術(shù)中去，大有發(fā)展前景和市場機緣。
四、結(jié)束語
中國大規(guī)模而持續(xù)發(fā)展的國民經(jīng)濟建設(shè)，決定了我國對環(huán)氧樹脂體系的需求量將急速增加，對此，引起了國際和國內(nèi)環(huán)氧樹脂業(yè)界高度的關(guān)注。世界上環(huán)氧樹脂跨國公司幾乎全部前來或正在前來我國投資興建大型生產(chǎn)廠，國內(nèi)企業(yè)也紛紛新建擴建環(huán)氧樹脂生產(chǎn)裝置，因此，我國環(huán)氧樹脂體系目前正進入一個新的關(guān)鍵發(fā)展期。
中國環(huán)氧樹脂體系和應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)業(yè)如何實現(xiàn)世界環(huán)氧樹脂大國，并進而成為強國，還有很多難題要得以解決。首先，要使產(chǎn)品普及與提高相結(jié)合，走通用型環(huán)氧樹脂和特種、專用環(huán)氧樹脂并存的道路。同時，應(yīng)盡快組織力量，對國外新結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂品種進行攻關(guān)，以早日實現(xiàn)國產(chǎn)化！
環(huán)氧樹脂生產(chǎn)過程要實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，過程中產(chǎn)生的廢水的治理，是環(huán)氧樹脂產(chǎn)業(yè)的一大難題，這主要是由于環(huán)氧樹脂廢水中，含有大量老化的樹脂和較高濃度的堿鹽，采用傳統(tǒng)的廢水治理方法難以奏效，應(yīng)加快新處理工藝技術(shù)的開發(fā)、實施。
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