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环氧树脂是优良的热固性树脂。它与目前大量应用的不饱和聚酯树脂相比，具有更优良的力学性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热和粘合性能。众所周知，在国内，环氧树脂除用作粉末涂料、地坪、封装料、粘接剂等以外，在纤维增强复合材料领域中更是大显身手。它与PAN基碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维等高性能纤维，以及连续玄武岩纤维、S或E玻璃纤维增强复合，便成为不可替代的重要的结构材料，广泛运用在电子电力、航空航天、运动器材、建筑补强、压力管罐、化工防腐等领域。据粗略调查，我国目前用于环氧基纤维增强复合材料所需环氧树脂总量在15万t/a左右，且每年以20%的速度增长。

下面分别介绍环氧基纤维增强复合材料在各个领域中的应用现状。

1覆铜箔板(电子玻璃纤维基板)和风电叶片

环氧玻璃纤维覆铜箔板是一个重要的电子产品。我国台湾占全球这一产品总量的1/2。台湾电子企业西移大陆加工出口及国内市场需求，激发了大陆电子业的发展。我们从国内电子玻璃纤维产量进行分析2004年生产了12.85万t，需用环氧树脂达5万多。

除了电子产品的需求，电力电器产品如电绝缘层压板、风力发电机叶片等对环氧基复合材料的需求也日益增长。据了解，由于对风力发电叶片强度和刚度的要求越来越高，长度30多m以上的风机叶片是由环氧树脂碳纤复合材料制作。目前德国公司最大的风叶已达到82m。风能作为清洁和可再生能源，已受到我国政府的高度重视，规划中沿海和西北地区的风电开发，将大量需求高性能风机叶片。四川东方汽轮机厂巳于2004年全套引进德国Repower公司风力发电机项目，这标志我国大规模风电开发正式启动运行。该项目的风叶直径达35m，由丹麦在天津的独资企业制造配套，并进行国内原材料配套消化吸收。

2航空航天结构材料

出于航空航天飞行及其安全的考虑所需，其结构材料应具有高比强度，高比模量、高可靠性和高稳定性.环氧基纤维复合材料成为航空航天制造业不可缺少的材料。据有关资料报导，航天飞行器的质量每减少1kg，就可使运载火箭减轻500kg，而一次卫星发射费用达几千万美元。高成本的因素，使得结构材料质轻，高性能显得尤为重要。利用纤维缠绕工艺制造的环氧基固体发动机罩，不仅耐腐蚀、耐高温和耐辐射，而且密度小、刚性好、强度高和尺寸稳定;再如导弹弹头、卫星整流罩和宇宙飞船的防热材料和太阳能电池阵基板，都采用了环氧基及环氧酚醛基纤维增强复合材料来制造。

民用航空材料方面由于采用环氧基碳纤维增强复合材料，带来非常明显的性价比。欧洲空中客车公司提出，更多地用轻质高强材料使机身减重30%，整个飞行成本可降低40%;空客公司的储备技术还提出，机身质量减15%，成本可下降15%的目标。空客公司在使用复合材料方面一直走在业界前头，如,4380飞机约25%由复合材料制造，其中22%为环氧基和工程塑料基纤维增强塑料。A380在后压力舱后部的后机身首次采用丁复合材料和先进金属材料，使用这些复合材料减轻了机身质量，大大减少了油耗和排放，并降低了运营成本。再如波音777飞机上采用纤维增强复合材料量达9900kg，占结构总质量的11%。我国高性能复合材料应用于航空业巳有20多年历史，目前军用歼击机占用量达25%，直升机最高用量可达50%，民用客机也达到10%～20%，主要用于起落架舱门、内外侧副翼、方向舵、升降舵、扰流板等。

3运动器材产业

我国台湾是全球环氧基碳纤维复合材料运动器材的制造基地。1980年代，从英国RK公司引进100t/a碳纤维的生产线后，其产品由10个体育器材厂来制造文体器材，然后销售到世界各地。现在在国际性的体育运动项目中，许多优秀运动员使用的羽毛球拍、网球拍、钓鱼竿、箭弓、高尔夫球棒、滑雪板、冲浪板、登山器材及比赛用自行车、赛车、跑车、赛艇，高速游艇等，基本上都是环氧基纤维复合材料制造。据台湾强化塑胶协进会提供信息，1990年代初，台湾运动器材需用碳纤维达1500t/a。近年，台湾大部分器材厂西迁大陆，广东东莞成为我国环氧碳纤维运动器材主要出口基地，全国目前在运动器材上需求环氧树脂达1 000t/a左右。1990年代，我国富阳和汕尾两地区为国家体委定点生产了水上运动船艇达数百艘，现在富阳市巳成为国际赛艇最大的生产基地。我国威海地区也成为环氧碳纤维渔竿重要的出口基地。最近由国家田径协会牵头，在上海成立了全国性的体育运动材料研究中心。该中心依托华东理工大学优势，联合上海三瑞化学有限公司等11家企业的技术力量，将推动我国运动材料产业的快速发展

作为船艇类运动项目，在欧美国家都以俱乐部形式开展，一望无际的游艇码头停舶数以千计的赛艇，帆船等。这些在海上比赛运动的船艇都是用环氧或环氧乙烯基酯树脂增强纤维复合材料制造。船艇要经受大的海浪冲击，只有环氧基复合材料性能能满足船艇设计要求。2008年北京奥运会，水上运动竞技将在青岛举行，届时数百艘赛艇(船)将在此各展风姿。

4高压管道和压力容器

高压玻璃钢管是在油田二/三次采油过程中用作制造地面油气集积、输送管线和井下油管，套管等，它解决了油田钢管存在的严重腐蚀问题。高压玻璃钢管主要是由环氧树脂和环氧乙烯基酯树脂作为基体，采用纤维缠绕技术制成.其压力的基本参数为3.5～25MPa，全世界石油工业应用高压玻璃钢管道达数万km。我国油田用高压玻璃钢管道从1994年开始应用至今有10a历史，领先企业为美国史密斯公司在中国的独资公司—哈尔滨史密斯玻璃钢公司，至2004年，该公司为全国油田安装各种规格的中、高压玻璃钢管道达5000多km。据史密斯公司总部与美国德克萨斯州一家石油公司合作透露，他们对油田用玻璃钢管进行了28a的研究工作(管线是由φ5cm无内衬环氧玻璃钢埋地管线)得出的数据表明，玻璃钢管道寿命可达35a以上。美国1960年代安装的玻璃钢管线至今巳有38a，目前仍在运行。高压玻璃钢管道耐高温、耐高压和耐腐蚀性能的高度可靠性，为油田工程广泛应用带来长期的经济和社会效益。近几年，江苏连众玻璃钢集团有限公司、大庆汉维长恒高压玻璃钢管道有限公司等相继投产玻璃钢高压管道。此外，在油田深井采油中，对高强环氧碳纤维抽油杆技术，国内也展开了应用研究。

环氧基纤维缠绕压缩天然气瓶(CNG)制造技术，主要在尼龙内胆或铝合金内胆外缠绕环氧基浸渍碳纤维制成，广泛用于航空航天、消防公安、汽车燃气等。考虑它的安全性，国外严格制订了《车用压缩天然气高压气瓶》产品标准。用铝合金为内胆缠绕气瓶是一种稳定的技术，这一技术已证明有20多年历史。世界上销售铝合金内胆复合材料气瓶最大的公司为海德斯宾(Hydrospin)，该公司同时又是全球最大的铝合金内胆供应商。欧美许多CNG制造商其铝合金内胆由该公司供给，全世界现有300多万只铝合金内胆气瓶在使用着。此外，用尼龙为内胆纤维缠绕气瓶代表了近10a来的一种新技术，它低成本、轻质量和耐腐蚀，在欧美市场达10万多只，典型制造企业为领军欧洲宇航业的法国阿基坦公司。

2005年上半年，由中科院和中复集团公司牵头，国内又一家CNG气瓶制造企业沈阳中复科金压力容器有限公司宣告成立。据了解，该企业在3～5a内实现年产铝合金内胆10万只，CNG3万只，生产的品种为CNG和呼吸气瓶两大类。这两大产品投产后一方面将为推广双燃料汽车，使用清洁能源提供了极好的条件;另一方面将为消防、煤矿、井巷、化工、电厂及有毒设备、医疗机械等领域提供了轻型、安全、耐低温的理想装备。据了解，国内现有呼吸气瓶92%为钢制，大量更换需求量将达60万只。

5化工防腐

环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域，是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成，环氧树脂质量分数达0.5，目前全国该树脂产量(包括部分进口)达到8000t/a，所需环氧树脂达4000t。这类树脂既保留了环氧树脂基本性能，又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能，所以大量运用在化工防腐领域：①化工管道、贮罐内衬层，②电解槽，③地坪，④电除雾器及废气脱硫装置，⑤海上平台井架，⑥防腐模塑格栅，⑦阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性，防腐蚀性和结构强度，该树脂还不断进行改性，如经酚醛，澳化、增韧等各种改性，该类树脂大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。

我国环氧乙烯基酯树脂早在1970年代，由华东理工大学周润培教授发明，以后华昌聚合物公司成为国内环氧乙烯基酯树脂生产的领头羊。此外，在应用领域中，江苏宜兴化工成套设备有限公司是一个具有自主创新能力的国内典型的防腐工程企业，1990年代，该企业与贵冶共同研制了玻璃钢电除雾器，实现以产项进，为国家节约大量外汇，受到冶金部表彰。该企业环氧乙烯基酯树脂用量达800t/a，是DSM、DOW化学、华昌公司的典型客户，其业绩覆盖了全国80%的冶炼企业，成为全国冶炼行业防腐工程先进典型。

6建筑结构加固补强

环氧树脂用于建筑结构工程补强在国外是1980年代发展起来的，主要对桥梁，电站、水利工程及古建筑修补。它是碳纤维增强环氧树脂补强混凝土结构物以此来保护结构和延缓建筑物寿命。日本神户大地震和台湾9·21大地震后的建筑物修补，大量采用了环氧基碳纤维和芳纶材料，以后，为大面积建筑补强提供众多案例。我国天安门城楼、劳动人民文化宫、中国历史博物馆、葛洲坝船闸、武汉长江二桥等，都采用了环氧基碳纤维修补工程。

我国环氧基碳纤维补强工程始于冶金部北京建筑研究院建筑结构设计所，10多年来，全国巳发展到数十家工程设计单位和补强工程公司。台湾上纬公司西移上海后，向国内传授了上纬公司在9.21大地震后，参与古建筑修补工程的经验和案例。据国外报导，环氧基碳纤维材料强度高、质量轻，具有较强的变形性能，从而能在各种形状的结构物上进行修补，适用面广.由于此材料的柔顺性，即被加固结构的表面不是非常平整，也基本可达到100%的有效粘贴率。

据有关信息，美国肯塔基大学市政工程教授伊擞姆·哈里克对环氧基碳纤维补强进行了深入研究，发明了一种哈里克研究方法，可以给老桥梁以新的生命。工程师们在肯塔基东部—名为格雷逊桥的桥上进行试验。这座桥梁是美国的“豆腐渣工程”，才建10a就发现由于结构钢筋密度不够，整个结构强度低于设计要求，桥身迅速出现裂纹。按照传统的方法，整个桥梁结构必须在3-4a内彻底重建.而如今，施工人员只需在桥跨的钢粱上用环氧树脂粘一薄层碳纤维，然后在碳纤维外面再涂上一层保护性的环氧树脂，桥梁的加固和延寿就可完成，整个过程犹如贴墙纸一般方便，而且不影响交通。工程人员说，这样处理后，一座“豆腐渣桥”至少还可用50a。美国科学家说，用环氧基碳纤维可以使老桥符合新标准。

7环氧基树脂旨生产及研发

我国环氧基纤维增强复合材料的应用面如此宽广，而且以其高强、轻质和多功能特性在众多复合材料领域中拔头筹，这与环氧树脂优越的性能密不可分。目前国内外作为纤维增强用环氧树脂的形态有4个方面：一是对现有双酚A环氧树脂的改性。如提高耐热、瞬间烧蚀性能的酚醛环氧，为提高阻燃性能的溴化环氧，通过改性的柔性双酚A环氧和高透明双酚A环氧等，在这个领域中，壳牌化学、DOW化学、Ciba-Geigy等引领世界环氧品牌的潮流。我国兰星无锡树脂厂、岳化总厂等也紧步跟上;二是环氧乙烯基酯树脂的研发应用。这类树脂于20世纪60年代获得迅速发展，先后由壳牌、DOW化学等推出品牌，以后相继推出这类树脂有日本昭和、美国Ashland、荷兰DSM，中国华昌、中国台湾上纬等，目前，全国有生产乙烯基酯树脂企业近20家，其中外资独资企业4家，国内企业10多家，生产能力>1万t/a;三是开发双酚F环氧树脂.双酚F环氧树脂除具有双酚A环氧树脂的一切优良特性外，独特的性能是其粘度远低于双酚A环氧树脂，粘度只有双酚A环氧树脂的14%～25%，使用中不儒要加入溶剂或活性稀释剂。固化后的双酚F环氧树脂较双酚A环氧树脂具有更好的耐溶剂性和力学性能。日本DIC最近开发了具有液状低聚型双官能团分子结构环氧树脂，具有粘度低和粘接力高等特性，主要用于尖端材料、涂料、粘结剂和碳纤维复合材料;四是开发新型固化剂。

8结语

以环氧基纤维增强复合材料为重点的高性能材料在我国崛起不久，任重道远，在今后3～5a时间内，我国环氧树脂将进入一个关键发展时期。国内巨大的市场需求而对环氧类树脂基体和高性能增强纤维研发生产滞后造成的缺口，将明显制约这一重要新材料的发展。因此，集中大企业优势，集中人材优势，借助国外技术和我国自主技术，大力发展高性能环氧树脂和高性能纤维及其产业，势在必行，这对提升我国整体经济实力，参与国际竞争具有重要的战略意义。