酚氧树脂的性能及在我国的应用情况

邓燕

北京中纺化工股份有限公司 北京 100176

1 概述

酚氧树脂（phenoxy resin) ，又称苯氧树脂，是由双酚A与环氧氯丙烷在碱性溶液中缩聚而成的一种结构上非常类似于环氧树脂的线性热塑性高分子聚羟基醚[1]。由于结构上不含环氧基团，即使跟交联剂反应也仍然保持线性结构，而不会像环氧树脂那样固化形成网状结构，因此其是一种抗冲击强度高的坚韧热塑性材料，可以用作热固性材料的增韧改性。

酚氧树脂1963年由美国联碳化合物公司（UCC）发明并申请专利发展至今已有近半个世纪的历史[2]，我国曾经在上世纪60年代中期在广州化工研究院与镇江树脂厂等地进行过酚氧树脂的研制，其中广州化工研究院在广州东风化工厂进行过产业化大生产，当时产品主要是应用于印刷板、磁带及造船工业防锈漆等粘合剂[3]，但其应用没有得到广泛推广。我国当时开发的酚氧树脂严格意义上来说更多算是大分子量的环氧树脂，还不是真正意义上的酚氧树脂。目前国际上能进行酚氧树脂工业化大生产的只有美国与日本等为数不多的几家公司，其他都是这些公司的代理公司或分销商。

笔者曾就酚氧树脂在我国的使用情况进行了一段时间的调研，走访了一些行业协会、专家学者以及生产企业，对酚氧树脂在我国的应用情况有了一定了解。希望本文能对酚氧树脂在国内今后特殊领域高性能粘合剂的推广使用中起到一些促进作用。

2 酚氧树脂与环氧树脂的对比

2.1 两者结构对比

酚氧树脂与环氧树脂都是由双酚A与环氧氯丙烷缩聚而成，但由于合成工艺控制条件不一样，两者结构有明显区别，使得一个为热塑性材料，另一个为热固性材料[4]。从图1中可以看出两者结构的主要区别有：

表1 酚氧树脂典型物理性能

图1 酚氧树脂与环氧树脂结构对比

（1）酚氧树脂是线性结构，即使与交联剂反应也仍然保持线性结构，是热塑性材料；而环氧树脂有支链，与交联剂反应会形成网状结构，是热固性材料。

（2）酚氧树脂聚合度要大很多，聚合度一般在40～60，分子量为2.5万～5.5万；而环氧树脂聚合度只有12～25，分子量为 340～4000[5]。

（3）酚氧树脂分子结构中不含环氧基团，但有很多仲羟基，很容易与氨基、酰基、异氰酸根等进行交联反应。

2.2 两者冲击强度对比

酚氧树脂是一种高分子量的热塑性材料，具有极好的抗冲击性。从图2中可以看出酚氧树脂抗冲击强度要比环氧树脂高几倍，因此可以用作环氧树脂的增韧剂。

2.3 酚氧树脂对环氧树脂的增韧

从图3中可知，酚氧树脂的加入对环氧的冲击强度提高特别明显，当加入20%的酚氧树脂时，环氧树脂的抗冲击强度可提高好几倍，但再继续增加对抗冲击强度提高并不明显，考虑到成本因素，一般添加量为5%～10%就可明显提高环氧树脂的抗冲击强度[6]。

3 酚氧树脂的性能指标

材料结构决定材料性能。酚氧树脂的结构决定了其独特的性能特点：

（1）优良的韧性，可作其他热固性材料的增韧改性剂[7]。

（2）具有活泼羟基结构，作用于各种基材如金属、玻璃、塑料、木材、纺织面料等，具有优良的粘接牢度。其典型物性指标见表1。

（3）具有极好的气体阻隔性，与其他高分子包装材料透气率对比情况见表2。从表2中可以看出，与其他常规高分子包装材料相比，酚氧树脂的气体透过率要低很多，而且其已通过美国的食品安全认证US FDA，可用于食品包装，比如用于罐装食品罐内涂层。

4 酚氧树脂的主要应用领域

由于酚氧树脂的性能特点，其可用作环氧树脂的增韧改性，凡是使用环氧树脂需要提高韧性的地方、涂层中需要提高粘接牢度的地方都可以使用。常用的应用领域主要有：

（1）金属表面涂层：比如卷钢板涂层、易拉罐涂层、金属罐壁涂层、信用卡磁卡涂层、漆包线涂层等。

（2）复合材料：碳纤复合材料、玻璃钢预浸料、纺织面料的贴合、覆铜板及印刷线路板等。

（3）防腐涂料：可以加入环氧树脂等防腐涂料，大大提高与基材的粘接牢度。

图2 酚氧树脂与环氧树脂抗冲击强度对比

图3 酚氧树脂对环氧树脂增韧情况

（4）食品包装材料涂层：食品易拉罐、包装薄膜涂层等。

5 酚氧树脂在我国应用情况

目前国内使用的酚氧树脂以进口为主，价格较高，一般是环氧树脂的3～4倍，由于其价格较高，常规环氧树脂产品中很少采用添加酚氧树脂来增韧，主要在生产覆铜板领域中使用，特别是在金属基柔性覆铜板中，用其来提高铝基、铁基、铜基等金属基与树脂的粘接牢度[8]。近年来随着LED产业及市场的迅速发展扩大，作为LED电气互连及散热用基板的主要材料，金属基覆铜板已成为当前我国覆铜板产品中最热门的品种。随着金属基覆铜板的迅猛发展，必将给酚氧树脂的推广应用提供一个较好的发展机遇。

在卷钢板、工厂屋顶防腐涂料、汽车底漆涂层方面，酚氧树脂也有一些应用，但量不是很大，只有一些对涂层韧性与粘接牢度要求高的产品才会采用。

在高端复合材料领域，比如碳纤维复合材料，酚氧树脂可提高碳纤维复材的韧性，但应用不是很普遍。主要因为酚氧树脂玻璃化温度不是很高（一般在83℃～92℃），而很多碳纤维复合材料加工温度都较高，酚氧树脂在碳纤维复合材料的高温加工工艺中要进行一定的改性处理，工艺比较复杂，因此其在高端复合材料中的应用受到一定限制。

除了价格高因素外，酚氧树脂应用技术的配套开发跟不上也是制约其在国内大量应用的一个重要因素。但随着人们对酚氧树脂认识的加深以及国内自主开发能力的提高，相信其在我国的应用会得到长足发展。