1. 环氧树脂发展的核心矛盾

        环氧树脂具有较好的粘接性、耐化学性、机械性能、电绝缘性和配方可设计性，因此被广泛用于胶黏剂、涂料、复合材料、电子封装和电气绝缘材料。但环氧树脂并不是没有局限。它的优势和问题往往来自同一个根源：固化后形成稳定的交联网络。

        交联网络带来强度、耐热性和尺寸稳定性，也带来脆性、回收困难、返修困难和生命周期压力。未固化体系具有反应活性，也意味着施工阶段存在皮肤接触、吸入、刺激和致敏风险。

环氧树脂未来的发展，不是简单追求“更硬、更强、更耐热”，而是要同时解决以下问题：

2. 安全风险：未固化体系是风险重点

2.1 安全风险主要来自施工和加工阶段

环氧树脂安全性判断方式，是区分不同状态：

1. 未固化树脂

含有反应性环氧组分，可能造成皮肤刺激或致敏。

2. 固化剂

胺类、酸酐类等固化剂可能刺激眼、皮肤和呼吸道，部分体系还可能导致致敏。

3. 活性稀释剂和溶剂

可能增加皮肤接触、挥发吸入和职业暴露风险。

4. 混合施工阶段

涂布、灌封、喷涂、刮涂、浇注和清洗过程中，暴露机会增加。

5. 打磨、切割和返修阶段

粉尘、未完全固化组分和热分解产物可能带来新的暴露风险。

6. 完全固化后材料

通常比未固化体系稳定，但在打磨、加热、燃烧、切割或食品接触等特殊场景下仍需按用途评估。

OSHwiki 指出，环氧产品的主要健康风险与皮肤接触密切相关，环氧树脂、聚胺或酸酐固化剂、活性稀释剂等主要成分均可能具有刺激性和职业致敏性。OSHA 技术手册也将脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、酸酐等固化剂列为可能引起眼、皮肤或呼吸道刺激和致敏风险的类别。

2.2 环氧体系的主要暴露风险

2.3 安全设计的方向

        环氧树脂安全性的提升，不应只依靠个人防护，还应从材料、工艺和现场管理共同控制。把风险控制从“出了问题再防护”前移到“材料设计、施工方式和暴露管理”阶段。

3. 环保压力：低 VOC、低残留和全生命周期要求

3.1 VOC 是涂料和施工体系的重要环境问题

        VOC，即挥发性有机化合物，是涂料、溶剂、工业涂装和清洗过程中的重要环境关注点。美国 EPA 指出，VOC 可与氮氧化物在阳光下反应形成地面臭氧，工业涂装、印刷、油漆和家用化学品都是 VOC 来源之一。

        在涂料领域，低 VOC 是环氧树脂体系的重要发展方向。欧盟《涂料指令》2004/42/EC 的目标之一，就是限制某些油漆、清漆和车辆修补产品中因有机溶剂使用带来的 VOC 总含量。

3.2 低 VOC 环氧体系的主要路径

3.3 低残留和受限物质控制

环氧体系的环保和合规要求，已经从“能不能用”转向“原料来源、残留物、迁移风险和长期影响”。重点关注包括：

1. 残留环氧氯丙烷（Epichlorohydrin，ECH）

ECH 是传统环氧树脂生产中的重要原料之一，残留量控制是液体环氧树脂和活性稀释剂的重要质量与合规指标。Epoxy Europe/Cefic 2024 年自愿指南提出，未改性液体双酚 A/双酚 F 环氧树脂中未反应 ECH 不超过 5 ppm，活性稀释剂不超过 20 ppm，相关混合物不超过 10 ppm。

2. 双酚 A（Bisphenol A，BPA）相关限制 

双酚 A 是双酚 A 型环氧树脂的重要上游原料之一。欧盟 Commission Regulation (EU) 2024/3190（后经EU 2026/250 作技术性更正）对 BPA 以及其他具有特定危害分类的双酚/双酚衍生物在食品接触材料中的使用作出禁止或限制，并列有有限例外。这会推动食品接触涂层、罐内涂料、胶黏剂和相关材料向 BPA 替代方向发展。

3. 溶剂和助剂合规

涂料、地坪、防腐和电子材料中的溶剂、稀释剂、阻燃剂、增塑剂、催化剂和颜填料，都需要符合所在地区法规和目标限制清单。

4. 离子杂质和可萃取物

电子封装、电气绝缘、医疗、食品接触和高可靠场景，需要关注可水解氯、金属离子、低分子迁移和可萃取物。

4. 回收难题：热固性材料如何走向循环？

4.1 传统环氧树脂难回收的原因

传统环氧树脂固化后形成永久交联网络。这种网络使材料具有良好耐热性、耐化学性和尺寸稳定性，但也导致：

1. 不能像热塑性塑料一样加热熔融再加工；

2. 粉碎后通常只能低价值填充使用；

3. 复合材料中树脂和纤维难以高效分离；

4. 胶黏剂和涂层与基材结合紧密，拆解困难；

5. 化学回收需要选择性断键，工艺复杂。

相关综述指出，废弃环氧树脂的回收受到稳定刚性交联结构限制；当前研究路径包括废弃物端化学回收，以及在源头设计可逆或动态网络。

4.2 环氧树脂回收的主要路线

4.3 动态共价网络和环氧类玻璃高分子（Vitrimer）

        Vitrimer，即类玻璃高分子，通常指含有关联型动态共价交换机制的交联聚合物网络。它在常规使用条件下表现出类似热固性材料的稳定结构，但在加热、催化或特定触发条件下，网络中的动态共价键可以发生交换，使材料具备重加工、修复、焊接或回收的可能。

环氧 vitrimer 的意义在于：

1. 保留热固性材料的尺寸稳定性和力学性能；

2. 通过动态键交换实现热压重塑或焊接；

3. 通过化学触发实现网络降解或回收；

4. 为复合材料和结构胶提供可拆解可能；

5. 减少热固性材料“一次固化、终身不可加工”的限制。

4.4 可回收环氧仍面临的工程挑战

        Nature Sustainability 2024 年研究展示了一种兼具高韧性和可再加工性的环氧热固性材料，通过含硼酸酯动态键和纳米级相分离，同时改善传统环氧的脆性和不可回收问题。这类研究说明方向可行，但从实验室材料到大规模工业应用，还需要长期工艺、成本和可靠性验证。

5. 生物基环氧：从可再生原料到性能与可持续性平衡

5.1 生物基环氧的意义

传统环氧树脂大量依赖石化原料。生物基环氧的目标，是用可再生碳源部分或全部替代石化来源原料，降低对化石资源的依赖，并为低碳材料体系提供可能。常见生物基来源包括：

1. 植物油

如环氧大豆油、亚麻籽油、蓖麻油等。

2. 木质素及其衍生物

如香草醛、愈创木酚、丁香酚等。

3. 腰果酚

来源于腰果壳液，可用于柔性、疏水或耐腐蚀方向。

4. 松香及其衍生物

具有刚性环结构，有利于耐热和力学性能设计。

5. 呋喃类化合物

来源于葡萄糖、果糖、纤维素或半纤维素等可再生生物质，经化学转化后可用于构建刚性结构和动态网络。

6. 异山梨醇、乳酸、柠檬酸、衣康酸等可再生基础化学原料

可用于合成不同官能度和不同刚柔特征的环氧单体或固化剂，从而调节环氧材料的交联结构、耐热性、韧性和可持续属性。

5.2 生物基环氧的主要路线

生物基环氧不是简单把石化原料换成植物原料。真正有价值的方向是把可再生来源、性能提升、可回收性和低环境负担结合起来。

5.3 生物基不等于天然无害，也不等于可降解

生物基环氧需要避免三个误解：

1. 生物基不等于完全无毒

生物基单体、固化剂和助剂仍可能具有刺激性、致敏性或环境危害，需要按 SDS 和法规评价。

2. 生物基不等于可降解

如果固化后仍是稳定交联网络，材料可能仍然难降解。

3. 生物基不等于一定低碳

需要考虑原料种植、提取、化学改性、运输、固化、使用寿命和废弃处理的全生命周期。

生物基环氧的关键评价维度应包括：

6. 高韧性趋势：从增韧改性走向结构化韧性设计

6.1 环氧树脂需要解决脆性问题

        环氧树脂固化后通常具有较高硬度和模量，但在冲击、剥离、疲劳和热循环环境下，脆性开裂可能限制其在结构胶、复合材料、电子封装和高可靠涂层中的应用。高韧性环氧的发展目标，不是简单让材料变软，而是提高材料抵抗裂纹萌生和扩展的能力。

6.2 高韧性环氧的主要方向

6.3 高韧性与可回收可能走向融合

        传统增韧往往依赖第二相材料，但第二相可能降低 Tg、模量或耐介质性。未来更有潜力的路线，是通过动态键、超支化结构、可控相分离和多尺度网络设计，使材料同时具备：高强度； 高韧性； 低内应力； 可修复性； 可重加工性； 可回收潜力。

        Nature Sustainability 2024 年的研究展示了通过固化化学设计，同时提升环氧热固性材料韧性和可再加工性的可能性。这说明未来环氧树脂的发展方向，可能从“单纯增韧”走向“韧性、可回收和高性能协同设计”。

7. 高导热趋势：电子、电气和新能源推动性能升级

7.1 普通环氧树脂本体导热能力有限

电子封装、功率模块、电机灌封、LED、新能源汽车、电池系统和高压电气设备，对散热能力提出更高要求。普通环氧树脂本体热导率较低，容易成为热量传递瓶颈。

7.2 高导热环氧的主要技术路线

7.3 高导热与电绝缘的平衡

在电子电气应用中，导热和绝缘经常需要同时满足。高导热环氧的未来重点，是从“提高热导率数值”转向“热、电、力、加工和可靠性一体化设计”。

8. 高性能化趋势：从单一性能走向多功能协同

8.1 高性能环氧不是单项指标最高

        未来环氧材料面对的应用场景更加复杂。结构胶需要高强、高韧、耐湿热和可拆解；电子封装需要导热、绝缘、低应力和低离子杂质；复合材料需要高 Tg、抗冲击、疲劳耐久和可回收；涂料需要低 VOC、长效防腐和耐候配套。高性能化的趋势，是把多个性能组合到同一体系中。

8.2 不同高端场景的未来要求

9. 需要避免的几个判断误区

10. 环氧树脂安全环保、生物基、可回收与高性能化趋势代表化学品（表1-表4）

注：表中产品为相关研究、配方筛选或合规分析的代表性试剂/材料，不等同于低危害、低碳或可持续认证产品；实际使用需结合 SDS、法规适用地区、目标用途、残留/迁移要求和产品最新规格确认。

表1. 安全合规与低排放体系相关产品

表2. 生物基路线与可再生来源研究相关产品

表3. 可回收、可重加工与动态网络相关产品

表4. 高韧性、高导热与阻燃高性能化相关产品

注：以上为阿拉丁代表产品，更多产品规格可用‘品名/CAS/货号’在阿拉丁官网检索。

参考文献

[1] European Agency for Safety and Health at Work, OSHwiki. Occupational exposure to epoxy resins.

[2] Occupational Safety and Health Administration. OSHA Technical Manual, Section III: Chapter 1.

[3] DermNet. Epoxy resin contact allergy.

[4] U.S. Environmental Protection Agency. Ground-level Ozone Basics.

[5] European Union. Directive 2004/42/EC on the limitation of emissions of volatile organic compounds due to the use of organic solvents in certain paints and varnishes.

[6] Sinha S., Dey K. P. Advancements and Diverse Applications of Waterborne Epoxy Coatings: A Comprehensive Review. In: Recent Advances on Waterborne Epoxy Coatings. Springer, 2025, pp. 245–256.

[7] Epoxy Europe/Cefic. Voluntary Guideline on Residual Epichlorohydrin in Liquid Epoxy Resins, Reactive Diluents and Mixtures Thereof. 2024.

[8] European Union. Commission Regulation (EU) 2024/3190, as corrected by Commission Regulation (EU) 2026/250.

[9] Wang Y. 等. Chemical Recycling of Epoxy Thermosets: From Sources to Wastes. Actuators, 2024, 13(11): 449.

[10] Memon H., Wei Y., Zhu C. Recyclable and reformable epoxy resins based on dynamic covalent bonds – Present, past, and future. Polymer Testing, 2022, 105: 107420.

[11] Wu W. 等. Reprocessable and ultratough epoxy thermosetting plastic. Nature Sustainability, 2024, 7: 804–811.

[12] Jiang Y. 等. Bio-based hyperbranched epoxy resins: synthesis and recycling. Chemical Society Reviews, 2024, 53: 624–655.

[13] Mi X. 等. Toughness and its mechanisms in epoxy resins. Progress in Materials Science, 2022, 130: 100977.

[14] Zhou M.-H., Yin G.-Z., González Prolongo S. Review of thermal conductivity in epoxy thermosets and composites: Mechanisms, parameters, and filler influences. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 2024, 7(3): 295–308.

更多相关文章，详见下方：

环氧固化体系选型全攻略：胺/酸酐/潜伏固化对比 + 阿拉丁推荐选型表

环氧基硅烷偶联剂：结构特点、分类、典型应用与使用注意事项

环氧体系中胺类固化剂的配方设计与选用

认识胺类固化剂：结构、类型与应用选择