动词形式“to epoxy”已经成为粘合剂粘合的同义词,“I epoxied it”通常指用任何粘合剂连接部件,不管实际使用的粘合剂是什么化学成分。什么是环氧树脂?是什么让这种无处不在的粘合剂提升到了通用的地位?

环氧树脂是最早的高性能粘合剂之一,其历史可追溯到60多年前。它们通常是通过“环氧化”酚醛树脂来生产的,酚醛树脂本身来源于自然,是最早的合成聚合物之一。环氧环,或环氧烷,容易与酸或碱反应并连接,产生广泛的固化可能性。具有两个或多个环氧基团的多环氧化合物可以与多功能酸或碱反应生成聚合物。大多数固化剂是胺基的,但可能含有硫、酸基团或其他酚类物质。开环反应将含有反应物的链“浓缩”或加到链上,同时也产生一个悬挂的醇基,形成各种各样的“多元醇”。

与醇基的次级反应是可能的。加入异氰酸酯生成聚氨酯交联,而加入酸或酸酐生成聚酯交联。正常情况下,酒精基团不会发生反应,这就会留下一个地方,随着时间的推移会吸引水分。二次反应不仅扩大了系统的操作范围和性能,还提高了系统的防潮性能。

大多数普通环氧树脂的性能来源于酚醛环的内含链。这赋予了高内部强度和链刚度,以及温度,化学和电阻。大多数固化剂添加到聚合物中,允许通过选择固化剂来调整胶粘剂的性能。有些固化剂不添加,这意味着配方者必须选择环氧树脂共固化。此外,反应性橡胶改性剂可以增加韧性,以及几种填充剂类型可以增加流变性和其他性能。

环氧树脂粘合剂有液体、浆糊或薄膜形式。许多液体和浆糊粘合剂是两部分系统,需要按规定的比例混合。一些浆糊和大多数薄膜是一种含有在室温下不溶解的固化剂的单组分体系。固化剂在加热时溶解,开始固化。薄膜需要冰箱储存,尽管许多一份的浆糊可以保存几个月。环氧树脂的分配使用许多方法,包括杯和棒混合,预计量筒系统,注射器和泵。

普通的环氧酚醛树脂随着温度的升高而变薄,使其在外部加热或室温固化过程中容易湿润表面。这种优异的润湿性使其能够很好地粘接在许多表面上,特别是处理过的表面,这是其特殊用途和多功能性的主要原因。

与各种各样的基材结合的能力和固有的强度,使环氧树脂在许多行业的结构结合中很受欢迎。在航空航天领域,复合材料、蜂窝结构和许多金属都是用环氧树脂糊或薄膜粘接的。环氧树脂与丙烯酸和聚氨酯一起被用于汽车工业中的金属和复合材料,以及海洋工业中的复合材料。环氧树脂在医疗和电子领域的应用包括灌封、封装和结构粘接。环氧树脂也被配制成导电粘合剂。

环氧树脂的固化速度相对较慢,通常需要数小时才能固化,而丙烯酸或聚氨酯通常只需几分钟即可固化。存在快速固化的环氧树脂,通常会产生更脆的材料,但对于快速高强度的修复非常有用。使用烘箱或感应加热来加速环氧树脂固化是常见的。加速固化使配方剂可以在不牺牲固化速度的情况下,包含聚合物性能的最佳组合。紫外光固化环氧树脂含有一种潜在的固化体系,当暴露在紫外光下时,该体系释放出酸来引发固化。就像丙烯酸树脂一样,几秒钟就能固化。

一些环氧树脂和固化剂可能引起接触性皮炎,引起健康问题。限制皮肤接触的简单工业卫生做法可以解决这个问题。固化的环氧树脂通常可以作为无害的废物丢弃,但作为热固性聚合物,它们不容易回收。

环氧树脂胶粘剂通常为具有竞争力的技术设定结构性能基准。世界各地的供应商提供了数百种不同形式的产品。它们很容易使用,只要表面准备得当,很少有材料组合不会粘在一起。难怪这类粘合剂赢得了普遍认可的荣誉:“我刚刚把它环氧化了。”