环氧树脂类修补剂的现状及应用

一、原理

环氧树脂的分子结构中含有环氧基团，这是其最关键的特性。这些环氧基团能与多种固化剂反应，形成高分子网络结构。这种结构赋予了环氧树脂优异的物理和化学性质，如高强度、优良的粘结性能和良好的化学稳定性。环氧树脂的固化过程是一种化学反应，作为胶凝材料的环氧树脂不能单独使用，需要和固化剂发生化学反应才能形成强度，其强度形成的机理在于：环氧树脂分子中的环氧基团开环与固化剂分子发生加聚反应，固化交联形成致密的空间网状结构。环氧树脂体的粘稠度比较大，需要加一定量的稀释剂来降低其稠度，以满足施工的通常在加入固化剂（如胺类、酸酐类等）后发生，这个过程可以通过加热或在室温下进行。

图1.环氧树脂结构示意图

用于混凝土修补的环氧树脂类修补材料主要由环氧树脂、固化剂、外加剂、稀释剂以及填料组成；根据组分的不同，可分为环氧树脂灌浆材料、环氧树脂改性水泥基修补材料、环氧树脂砂浆修补材料以及环氧树脂混凝土修补材料，表１列举了各组分的类别。

除此之外，环氧树脂可按多种方式分类：

按功能: 包括通用型、高性能型、特种型等，每种具有特定的性能，如耐热、耐化学腐蚀等。

按应用: 在金属修补中，环氧树脂通常与固化剂、填料、溶剂等混合，以适应特定应用的需要。例如，增加填料如石墨、铝粉可提高修补剂的强度和耐磨性。

三、应用场景

金属修补: 环氧树脂在金属修补领域的应用极为广泛，尤其是在工业和机械维修中。环氧树脂修补剂因其出色的粘接性、耐化学性和机械强度，可以有效修复金属缺陷，如裂纹、孔洞和磨损。，尤其是在轨道交通运输，机械、汽车、航空航天等行业。

图2. 轨缝胶接绝缘前后

图3. 轨道板修补前后

混凝土修补: 在建筑行业中，经常面临裂缝和破损的问题。环氧树脂在混凝土修补中的应用提供了一个高效、持久的解决方案，不仅限于混凝土修补，环氧树脂还被用于建筑加固、地板涂层等，提高建筑物的耐用性和美观性。

图4. 设备水泥立柱修整前后

图5. 轨枕修补前后

四、发展趋势

环保和可持续性: 研发更环保的产品，如低VOC或无VOC的环氧树脂，以减少对环境的影响。

性能改进: 通过纳米技术、添加改性剂等手段，改善环氧树脂的韧性、耐热性和耐化学性能。

新领域的开拓: 在新能源、生物医学等新兴领域的应用研究不断增加。

五、结论

环氧树脂作为一种多功能材料，在许多领域都发挥着重要作用。随着技术的进步和新材料需求的增长，环氧树脂的应用领域和性能正在不断扩展和改进。未来，我们可以期待环氧树脂在环保、性能优化和新应用开发方面取得更多突破。

生物基环氧树脂: 近年来，随着可持续性的重视，开发以生物原料制成的环氧树脂成为研究热点。

智能环氧树脂系统: 开发具有自我修复、变色等智能功能的环氧树脂系统，以适应更复杂的应用需求。

参考文献：

[1]唐传辉,郑远彪,方梁正等.环氧树脂类混凝土快速修补材料的研究综述[J].四川建材,2020,46(09):7-8+13.

[2]董星海，康爱红，徐雪玲，等． 透水混凝土阻滞路面径流污染物的效应［Ｊ］． 科学技术与工程，２０１９，１９（８）：２５０ － ２５５．

[3]丛庆， 林凤森， 李光友， 等． 高性能碳纤维／ 环氧树脂复合材料板的制备及其性能表征研究［Ｊ］． 化工新型材料，２０１９，４７（４）：８１ － ８３

[4]耿刚强， 张亚明， 毕伟涛， 等． 有机硅异改性环氧水泥路面裂缝修补灌浆材料的研究［ Ｊ］． 混凝土与水泥制品， ２０１２，３９ （１１）：１ － ５．