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          技術寶典|針對不同應用特性要求,環氧固化劑的選擇策略

          2022/5/12 9:50:05??????點擊:

          環氧膠黏劑主要由環氧樹脂、固化體系和各種助劑構成,而固化劑是技術核心之一,因為選擇不同固化劑決定了環氧膠的固化溫度和各個方面的性能。


          市面上的環氧固化劑種類五花八門,面對不同應用場景對環氧膠性能的不同需求時,不少初學者都不知道該如何選擇合適的固化劑。


          因此,《膠界》綜合整理了一些理論知識,以幫助在設計環氧配方時能準確找到適宜的固化劑。


          固化溫度


          眾所周知,各種固化劑的固化溫度各不相同,我們通常根據應用場景的要求,來選擇相應加熱溫度的固化劑:
          • 低溫固化劑固化溫度在室溫以下:改性***、聚硫醇型、多異***酸酯型

          • 室溫固化劑固化溫度為室溫~50℃:脂肪族多***、脂環族多***;低分子聚酰***以及改性芳***

          • 中溫固化劑為50~100℃:部分脂環族多***、叔***、瞇唑類以及三***化硼絡合物

          • 高溫固化劑固化溫度在100℃以上:芳香族多***、酸酐、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、雙******以及酰肼等


          固化反應屬于化學反應,受固化溫度影響很大,溫度增高,反應速度加快,凝膠時間變短;凝膠時間的對數值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢。但固化溫度過高,常使固化物性能下降,所以存在固化溫度的上限;必須選擇使固化速度和固化物性能折衷的溫度,作為合適的固化溫度。


          應用特性


          化學結構不同,其性質和固化物特性也不同。因此,全面了解具有相同官能基而化學結構不同的多***固化劑的性狀、特點,對選擇固化劑來說,是很重要的。


          在色相方面,脂環族最淺,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其著色程度相當顯著。在黏度方面,也有很大不同,脂環族不過零點零幾Pa·s,而聚酰***則非常黏稠,達數Pa·s,芳香族***多為固態。適用期長短正好與固化性完全相反,脂肪族反應性最高,而脂環族、酰***、芳香族依次降低。


          • 色相(優)脂環族→脂肪族→酰***→芳香***(劣)

          • 熟度:(低)脂環族→脂肪族→芳香族→酰***(高)

          • 適用期:(長)芳香族→酰***→脂環族→脂肪族(短)


          固化劑的固化溫度和固化物的耐熱性有很大關系,一般地說,使用固化溫度高的固化劑可以得到耐熱優良的固化物。


          • 耐熱性:(低)脂肪族多***<脂環族多***<芳香族多***≈酚醛<酸酐(高)

          • 固化性:(快)脂肪族→脂環族→酰***→芳香族(慢)


          對光澤來說,芳香族最好,脂肪族最差。此性質受固化溫度的影響,隨溫度升高,光澤變好。至于柔軟性,官能基間距離長的聚酰***更優良一些,而交聯密度高的芳香***則差。耐熱性與柔軟性正好相反,而粘接性則與柔軟性一致。耐藥品性(耐酸性)受化學結構影響,芳香族比較優良,脂肪***和聚酰***則易受化學藥品腐蝕。耐水性受官能基質量濃度的支配,官能基質量濃度低、疏水度高的聚酰***類更耐水,而官能基質量濃度高的芳香族則差一些。


          • 光澤:(優)芳香族→脂環族→聚酰***一脂肪***(劣)

          • 柔軟性:(軟)聚酰***→脂肪族→脂環族→芳香族(剛)

          • 粘接性:(優)聚酰***→脂環族→脂肪族→芳香族(良)

          • 耐酸性:(優)芳香族→脂環族→脂肪族→聚酰***(劣)

          • 耐水性:(優)聚酰***→脂肪***→脂環***→芳香***(良)

          • 刺激性:(強)脂肪族→芳香族→脂環族→酰***(弱)


          各類固化劑特點


          脂肪***固化特點

          • 活性高,可室溫固化

          • 反應劇烈放熱,適用期短

          • 一般需后固化,室溫7d再80-100℃2h

          • 固化物熱形變溫度低,一般80-90℃

          • 固化物脆性大

          • 揮發性及毒性大


          芳香族多***

          • 固化物耐熱性好,耐化學性機械強度均優于脂肪族多元***

          • 活性低,大多加熱固化

          • 氮原子因苯環導致電子云密度降低,堿性減弱,以及苯環位阻效應

          • 多為固體,熔點高,工藝性差

          • 液化,低共熔點混合,多元***與單縮水甘油醚加成


          改性多元***

          加成物分子量變大,沸點粘度增加,揮發性與毒性減弱,

          能在極低溫下(0℃以下)固化EP

          固化物有很好的增韌效果,改善原有脆性

          放熱效應低,適用期長,固化物耐熱性較低


          多元硫醇

          • 類似于羥基

          • 聚硫醇化合物(液體聚硫橡膠)就是典型多元硫醇,單獨使用活性很低,室溫反應及其緩慢幾乎不能進行

          • 適當催化劑作用下固化反應以數倍多元***速度進行

          • 在低溫固化更為明顯

          酸酐類固化劑

          • 反應速率很慢,不能生成高交聯產物,一般不作為固化劑

          • 低揮發性,毒性低,刺激性低

          • 反應緩慢,放熱量小,適用期長

          • 固化物收縮率低,耐熱性高

          • 固化物機械強度高,電性能優良

          • 需加熱固化,時間長

          • EP常用固化劑,僅次于多元***

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