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专家评论

  

环氧树脂现状及应用进展

---二十一世纪环氧树脂纵横谈

蔡永源

(天津市合成材料工业研究所)

马洪声

(天津市延安化工厂)

 

【摘要】  本文阐述国内外环氧树脂现状及应用进展

【关健词】环氧树脂  国内外现状  应用

  l、前言

环氧树脂是一种重要的热固性树脂品种，其特点是具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、良好的化学稳定性和粘接强度高等特性，可广泛应用于化工、轻工、机械、电工、水利、交通、家电、汽车、信息工业和宇航工作等，用途极为广泛。

环氧树脂自1947年美国首次工业化之后，50多年来国内外发展极为迅速。随着石油化工和合成树脂的飞快发展，目前，环氧树脂合成、新品种开发及其应用均发生了很大变化。今后，环氧树脂发展势态如何?备受国内外业内人士普遍关注。

  2、国外环氧树脂现状及特点

目前国外环氧树脂现状及特点主要是生产规模大，生产高度集中；产品质量比较高；配套能力好；环氧树脂品种牌号系列化、精细化、功能化和高纯化等。

2.1  生产规模大、生产高度集中

1993年，世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增到143.5万吨，1999年为159.5万吨，2002年为186万吨，预计2010年可达到230万吨左右。

  表1，世界主要环氧树脂生产厂家(1999年)

  生产厂家及公司

    主要产品

  美国：

汽巴一嘉基公司

 

  道化学公司

  壳牌石油化学

  联合碳化物公司

赖克霍德化学公司

 

DGEBA树脂、缩水甘油胺、

环氧(ECN、EPN)

DGEBA及其他多功能树脂

DGEBA树脂，多功能树脂

    酚类树脂

DGEBA树脂，多功能环氧树脂

    日本：

    旭一汽巴公司

    旭一电化公司

  大日本油墨化学

  公司

  东都化成

  大都化成(神户)

  国都化成(韩国)

  道化学公司

  三井化学公司

油化壳牌环氧树脂 公司

  三井石化

  Sento Kasei

 

    Aradite和AER树脂

    AdcKa树脂

 

    Epielon树脂

 

 

 

 

 

Epikoto树脂

  

  Epimic树脂

    溴代环氧树脂

 

  生产厂家及公司

    主要产品

大日本环氧聚合物 公司

三井石化、大日本油墨、旭电化合资企业

  英国：

汽巴一嘉基PLC公司

  壳牌化学公司

 

  荷兰：

壳牌荷兰化学公司

 

  德国：

  道化学公司

赫斯特(HoechstAG)

  贝克赖特(Bakelite

  Gesellschaft)

Wintci Solvay Duroney

 Chemie GmbH公司

 

双酚A环氧、溴代环氧

 

双酚A环氧、溴代环氧

 

 

  意大利：

  Epoxital

  Slr Industuiale SPA

 

  瑞士：

  Ciba—Geigy AG

 

  西班牙：

  Indnstrias Quimicas

  de Navarra

 

  1999年美国环氧树脂生产总能力为43万吨，日本和欧洲分别为27万吨和59万吨。另外，韩国10万吨，台湾省7.1万吨，泰国1.2万吨，南非1.5万吨，委内瑞拉l万吨。

2003年美国道化学公司在我国江苏张家港市投资建设的年产4.1万吨环氧树脂生产厂，于目前已正式建成投产后，可使世界环氧树脂总量及我国环氧树脂生产规模往前迈了一大步。其中该厂生产的固态环氧树脂今后主要用于环氧树脂粉末涂料。而环氧树脂固体溶液主要用于船舶和防护涂料，溴化环氧树脂可用于电子层压板防腐。

近年来，日本东都集团公司除了在神户设立大都化成(能力2.3万吨)，在千叶县建立千都化成(能力2.5万吨)和东京工场(能力O.48万吨)外，又在韩国筹建国都化成(能力3.9万吨)和正都化学公司，在泰国建立111ai Epoxy Allied products(1.5万吨)。并在中国岳化、大连、广州和中国台湾等地提供技术，建造生产装置。目前，道化学公司、壳牌化学公司和汽巴-嘉基(Ciba—Geigy)是世界上有名的环氧树脂三大厂商。其能力所占比例见表2。

  表2，世界环氧树脂三大厂商生产能力1996(万吨／年)

 

 西欧

  美国

 日本

  Ciba—Geigy

  10

  8.90

  3.6

    Dow

  13

  12.62

  3.0

    shell

  16

  13.45

  3.5

    其他

 17.3

  6.68

 15.13

    总计

 56.3

  39.6

 39.0

 所占比例(％)

 69.2

  53.05

40.03

  上世纪80年代之后，世界环氧树脂这三大集团公司，正以合资或独资等方式向发展中国家拓展，这必将使环氧树脂生产大集团化得到了进一步的提高。

2.2  产品质量比较高

对近年来国外环氧树脂产品质量的分析，一般比国内较好，主要表现在：(1)色泽浅，液态环氧树脂无色透明，固态树脂纯白色；(2)环氧当量变化辐度小，如YD-128环氧当量为186～196；YD-128P为186～190；(3)分子量比较集中，如YD-128，n=0分子含量为81％；shell EPON 828，n=0的分子含量为79.4％；(4)挥发分、杂质含量低；(5)水解率及Na含量低。目前，国外公司高纯品水解氯含量为200～300μg／g，超高纯品为100～200μg/g，超越高纯品，水解氯含量小于100μg／g。

2．3  成龙配套工作做得好

国外厂商一般能及时收集市场信息及市场需求动向，不断改变自身技术开发课题，使产品开发、生产安排与应用紧密结合起来，成龙配套，并使一般产品与特殊产品相结合。由于近年来市场实际需求，目前国外特殊环氧树脂比例不断提高。表3是美、日、西欧环氧树脂品种比例构成。

  表3，美、日、西欧环氧树脂品种构成(％)

  类  型

 美国

 日本

 西欧

双酚A型环氧树脂

 81.76

 80.20

 81.94

 溴化环氧树脂

 12.15

 16.69

 12.90

 酚醛环氧树脂

  2.76

 1.04

 3.20

脂肪族环氧脂脂

  1.10

 1.04

 

  其  他

 2.20

 1.04

 1.94

  2．4  品种牌号系列化，功能化、精细化和高纯化

如日本东都化成公司不但生产一般产品和特殊用途产品，使产品系列化、专用化，而且产品正向超高纯级方向发展(如YD-8125)。

  3．环氧树脂消费构成及预测

目前，国外环氧树脂消费量，仍然以双酚A环氧树脂为主，约占环氧树脂总消费量的80％以上。近年来，随着信息工业和家电、汽车工业的飞快发展，国外不同国家和地区，双酚A与非双酚A型环氧树脂所占比例又有新的变化，其中美国和日本双酚A型与特种环氧树脂比例约为80：20，其它国家及地区双酚A环氧树脂约占80％以上。特种环氧树脂主要包括溴代环氧树脂、双酚F环氧树脂、邻甲酚酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂及新型液态环氧树脂等。

美国、日本和西欧环氧树脂消费比例见表4。

表4美国、日本、西欧环氧树脂消费比例(％)

应  用  领  域               美 国           日 本            西 欧

        涂   料                    50             39.1             51.0

        电子、电气                 21.5           40.9             21.4

        建   筑                    6.3            8.2              13.1

        胶 粘 剂                   6.3            5.5               2.7

        复合材料                   6.9            6.9               6.4

        其   它                    9.0            2.1               2.7

        总   计                    100            100               100

  从上述表4可以看出，美国和西欧涂料领域用量均占50％左右，而日本只占40％左右。日本电子、电气消费量占第一位，涂料排行第二，而美国和西欧恰好相反。美国历年环氧树脂消费比例见表5。从当前发展势态看，国外汽车工业中环氧树脂涂料和家用电器中的环氧树脂粉末涂料消费量不断急剧增长，其年均增长率约为10％左右。上世纪末，虽然受亚洲东南亚地区金融危机影响，一度日本国内环氧树脂生产及消费受到一定影响，但进入二十一世纪之后，近两年，世界各地环氧树脂生产及消费均有新的突破。特别是美国即使受到"911”恐怖袭击影响，人心思痛，但从总的发展情况看，2003年美国整个国民经济生产总值有新的变化和改善，预期环氧树脂消费构成不会发生大的变化。

  4、国内环氧树脂生产现状

我国环氧树脂从上世纪50年代1957年开始研究之后，经过近半个世纪风云变幻和 发展，从起初的沈阳化工研究院和天津合材料工业研究所开始起步开发，到目前国已有近百家大型企业，高等院校及科研院所从事这方面的基础研究和应用开发。特别是改革开放25年来，全国环氧树脂的研究和开发更加迅猛，目前除几十个高等院校和若干专业科研院所之外，大中型企业，如蓝星化工新材料有限公司公司无锡树脂厂、巴陵石化公司岳阳环氧树脂厂、江苏三木集团公司、广州宏昌电子材料工业有限公司、大连齐化化工有限公司、国都化工(昆山)有限公司、沈阳东南化工研究所、烟台奥利福化工有限公司和日前新开工投产的道化学公司在江苏张家港建设的大型环氧树脂生产企业(4.1万吨／年)，它们除了具有较大规模的生产能力之外，均配备有一支专职科研开发队伍。几十年来，他们先后开发了许多低粘度、高性能、阻燃、耐燃、快速固化的环氧树脂新品种及内外包封料、灌封料和粉末涂料等。自上世纪80年代湖南岳化和无锡树脂厂分别从日本东都化成和德国引进生产装置之后，上世纪末及本世纪初，日本大日本油墨化学公司和美国道化学公司等又分别在江苏无锡及张家港建设新的环氧树脂生产装置。据不完全统计，目前我国环氧树脂生产企业约有180多家，总能力30多万吨，总消耗量40万吨左右，设备利用率50％以上。E型环氧树脂大约占总量80％。国内主要环氧树脂生产厂家，除道化学公司在张家港新投产的年产4.1万吨／年环氧树脂生产装置外，比较大型的万吨生产厂家还有岳阳石化公司环氧树脂厂、蓝星化工新材料股份有限公司无锡树脂厂、江苏三木集团公司、广东汽巴高分子化工有限公司、广州宏昌电子材料工业有限公司(6万吨)、大连齐化化工有限公司(2万吨)、国都化工(昆山)有限公司(4万吨)等。

据数据统计，我国环氧树脂消费年平均增长率为25%左右。我国各应用行业对环氧树脂需求比例见表6。

  表5，美国历年环氧树脂消费构成(万吨／年)

 

   年

 

 

 

   份

 

 

 

防

  护

涂

  料

 

 

  电

  气

  及

  层

  压

  板

 

  胶

 

  粘

 

  剂

 

  地

  板

  及

  结

  构

  材

料

 

  复

  合

材

  料

 

 

  灌

  封

  及

  模

  具

 

 

  乙

  烯

  酯

  树

  脂

 

 

  其

 

 

 

  它

 

 

  共

 

 

 

  计

 

  1990

  1993

  1998

  2000

92～2000

平均增长率

 9.07

 9.75

10.92

10.95

 

 3.4％

 2.36

 2.27

 2.28

 2.30

 

 4.5％

 1.27

 1.54

 1.79

 1.81

 

 4.5％

 1.13

 1.45

 1.68

 1.71

 

 4.2％

 1.36

 1.32

 1.62

 1.65

 

 4.0％

1.36

 1.32

 1.48

 1.52

 

 1.O％

 0.54

 O.50

 O.69

 O.71

 

 4.5％

 1.09

 1.22

 1.33

 1.38

 

 2.0％

18.19

19.50

22.80

23.20

 

 3.4％

  表6，国内各应用行业环氧树脂需求比例 %（1999年）

           应  用  领  域                        比     例 %

粉 末 涂 料                            40.40

印刷电路敷铜板                         17.57

绝 缘 材 料                            11.59

复 合 材 料                             6.15

塑 封 料                                1.40

电 工 浇 注 料                         10.54

油 漆 涂 料                             7.90

建筑、水利、道路                        0.87

其    它                                3.57

合    计                                100

  表7，  我国环氧树脂各牌号消费比例(％)

型号     消费比例(％)                        型号     消费比例(％)