環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin）泛指含2個或2個以上環(huán)氧基團，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機結(jié)構(gòu)為骨架，在適當(dāng)條件下可以交聯(lián)固化的一類重要的熱固性樹脂，是膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等的樹脂基體，廣泛應(yīng)用于水利、交通、機械、電子、家電、汽車及航空航天等領(lǐng)域。環(huán)氧樹脂既包括含環(huán)氧基的低聚物，也包括含環(huán)氧基團的低分子化合物。

    一、生產(chǎn)現(xiàn)狀

    1、生產(chǎn)工藝

    雙酚A型環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝一般分為一步法和兩步法。一步法是由雙酚A與環(huán)氧氯丙烷直接反應(yīng)制取環(huán)氧樹脂，常用于低、中分子量環(huán)氧樹脂的合成；兩步法是低分子量樹脂繼續(xù)與雙酚 A 反應(yīng)。高分子量環(huán)氧樹脂可用一步法合成，也可用兩步法合成。工藝流程見圖2。

    1）液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)工藝

    一步法工藝是把雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚，即開環(huán)和閉環(huán)反應(yīng)在同一反應(yīng)條件下進行的。目前國內(nèi)產(chǎn)量最大的E—44環(huán)氧樹脂就是采用一步法工藝合成的。

    二步法工藝是雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在催化劑（如季銨鹽）作用下，第一步通過加成反應(yīng)生成二酚基丙烷氯醇醚中間體，第二步在NaOH存在下進行閉環(huán)反應(yīng)，生成環(huán)氧樹脂。二步法的優(yōu)點是：反應(yīng)時間短；操作穩(wěn)定，溫度波動小，易于控制；加堿時間短，可避免環(huán)氧氯丙烷大量水解；產(chǎn)品質(zhì)量好而且穩(wěn)定，產(chǎn)率高。國產(chǎn)E—51、E—54環(huán)氧樹脂就是采用二步法工藝合成的。

    2）固態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)工藝

    一步法 （ 國外稱Taffy法）可分為水洗法、溶劑萃取法和溶劑法，是將雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在NaOH作用下進行縮聚反應(yīng)，用于制造中等分子量的固態(tài)環(huán)氧樹脂，國內(nèi)生產(chǎn)的 E-20、E-14、E-12等環(huán)氧樹脂基本上均采用此法。

    兩步法 （ 國外稱Advancement法），可分為本體聚合法和催化聚合法，是將低分子量液態(tài)E型環(huán)氧樹脂和雙酚A加熱溶解后，在高溫或催化劑作用下進行加成反應(yīng)，不斷擴鏈，最后形成高分子量的固態(tài)環(huán)氧樹脂，國內(nèi)生產(chǎn)的 E-10、E-06、E-03 等環(huán)氧樹脂都是采用此種方法。

    圖2 環(huán)氧樹脂工藝流程圖

    2、國外生產(chǎn)現(xiàn)狀

    2016年世界環(huán)氧樹脂總產(chǎn)能約為462萬t/a。近年，全球環(huán)氧樹脂企業(yè)兼并及投資活動較為活躍，經(jīng)過一系列的兼并重組，目前全球環(huán)氧樹脂企業(yè)的前三甲為陶氏化學(xué)（陶氏進行資產(chǎn)重組，將環(huán)氧樹脂全球業(yè)務(wù)賣給了Olin，獲得Olin 50.5%股權(quán)）、臺灣南亞塑膠和邁圖特種化學(xué)其產(chǎn)能分別占全球總產(chǎn)能的15%、12%和10%。國外主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能見表2，各地區(qū)產(chǎn)能分布情況見圖3。

    表2 國外主要企業(yè)產(chǎn)能（ 不含中國大陸）

    單位：萬t/a %

    圖3 全球各地區(qū)環(huán)氧樹脂產(chǎn)能分布

    3、國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀

    我國環(huán)氧樹脂工業(yè)化始于1958年。上世紀(jì)80年代中后期，巴陵石化從原日本東都化成公司引進3000t/a裝置，無錫樹脂廠從德國貝克萊特公司引進3000t/a裝置后，行業(yè)發(fā)展顯著提速。2000年我國環(huán)氧樹脂產(chǎn)能達到為16萬噸，產(chǎn)量為10萬噸。2010 年產(chǎn)能達到155萬噸，2017年產(chǎn)能進一步增至230萬噸，由于2017年環(huán)保形勢嚴(yán)峻，國內(nèi)環(huán)氧樹脂裝置開工率較低，部分企業(yè)限產(chǎn)或者停產(chǎn)，年產(chǎn)量約120萬噸。2017年國內(nèi)主要環(huán)氧樹脂生產(chǎn)商見表3。

    表3 2017年國內(nèi)主要企業(yè)產(chǎn)能（萬t/a）

    二、應(yīng)用領(lǐng)域需求分析

    根據(jù)IHS及ACMI分析數(shù)據(jù)顯示，我國環(huán)氧樹脂主要用于電子電器、涂料、膠粘劑和復(fù)合材料等領(lǐng)域，消費占比分別為43%、41%、7%和9%。每個領(lǐng)域發(fā)展速度和特點略有差異，但總體呈正增長趨勢，2013-2017年年均增長率為4.0%。

    圖4 中國環(huán)氧樹脂下游消費領(lǐng)域分布情況

    1、電子電器

    環(huán)氧樹脂可用于電器、電機絕緣封裝件的澆注，如電磁鐵、接觸器線圈；裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣，半導(dǎo)體元器件的塑封絕緣等。

    2、涂料

    環(huán)氧樹脂涂料主要用于汽車底架電泳漆、冰箱、洗衣機等殼體用粉末涂料、輸油氣管道、石化裝置用重防腐涂料、建筑涂料等，具有耐水性、耐熱性、電絕緣性、耐油性，還有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性。但是雙酚A型產(chǎn)品不宜作戶外用涂料及高裝飾性涂料之用，主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆。但雜環(huán)及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制成的涂料可以用于戶外。

    3、膠粘劑

    環(huán)氧膠粘劑除了對聚烯烴等非極性塑料粘結(jié)性不好之外，對于各種金屬材料、非金屬材料及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優(yōu)良的粘接性能，有萬能膠之稱。

    4、復(fù)合材料

    碳纖維增強的環(huán)氧樹脂又稱為環(huán)氧玻璃鋼，是環(huán)氧樹脂的最大用途之一。其具有與基材粘結(jié)力強、形狀穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可用于大型殼體，如游船、汽車車身、飛機的升降舵、尤其是可做導(dǎo)彈部件，對國防工業(yè)具有重要意義。

    5、土建工程

    適用于核島外輻射控制區(qū)的混凝土基面。具體包括反應(yīng)堆廠房，核輔助廠房，核燃料廠房與換料水池，電氣廠房，連接廠房，反應(yīng)堆停堆更衣室，放射源儲藏間，核廢液排放管廊，廢物輔助廠房，廢水處理廠房，固化桶儲藏庫，事故坑等的混凝土墻面與地面。

    三、未來發(fā)展趨勢測

    （1）開發(fā)高性能產(chǎn)品

    長期以來，我國環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)以初級和通用型環(huán)氧樹脂為主，各公司產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。應(yīng)開拓思路，加大無溶劑、低黏度或改性的產(chǎn)品開發(fā)力度。

    高科技及高壓電器等領(lǐng)域需要高純度環(huán)氧樹脂及功能性環(huán)氧樹脂，雖說國產(chǎn)樹脂也能勝任，但供給能力不足，仍需大量進口，發(fā)展空間大。

    （2）加大固化劑開發(fā)力度

    目前國內(nèi)可供選擇的固化劑太少，大部分需要進口。根據(jù)市場需求，并借鑒發(fā)達國家發(fā)展經(jīng)驗，建議優(yōu)先發(fā)展如下品種：①低分子質(zhì)量聚酰胺固化劑（樹脂、樹脂液、改性聚酰胺）；② 改性脂肪胺（尤其是無毒型曼尼希固化劑）；③ 改性芳香胺（特別是水下固化劑）；④液態(tài)化甲基四氫苯酐和甲基六氫苯酐；⑤改性雙氰胺（液態(tài)化）。

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