技術寶典|針對不同應用特性要求,環氧固化劑的選擇策略
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:
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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
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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***
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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
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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
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。
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色相:(優)脂環族→脂肪族→酰***→芳香***(劣)
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熟度:(低)脂環族→脂肪族→芳香族→酰***(高)
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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。
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耐熱性:(低)脂肪族多***<脂環族多***<芳香族多***≈酚醛<酸酐(高)
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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。
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光澤:(優)芳香族→脂環族→聚酰***一脂肪***(劣)
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柔軟性:(軟)聚酰***→脂肪族→脂環族→芳香族(剛)
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粘接性:(優)聚酰***→脂環族→脂肪族→芳香族(良)
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耐酸性:(優)芳香族→脂環族→脂肪族→聚酰***(劣)
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耐水性:(優)聚酰***→脂肪***→脂環***→芳香***(良)
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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
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活性高,可室溫固化
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反應劇烈放熱,適用期短
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一般需后固化,室溫7d再80-100℃2h
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固化物熱形變溫度低,一般80-90℃
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固化物脆性大
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揮發性及毒性大
芳香族多***
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固化物耐熱性好,耐化學性機械強度均優于脂肪族多元***
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活性低,大多加熱固化
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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
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多為固體,熔點高,工藝性差
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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
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類似于羥基
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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
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適當催化劑作用下固化反應以數倍多元***速度進行
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在低溫固化更為明顯
酸酐類固化劑
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反應速率很慢,不能生成高交聯產物,一般不作為固化劑
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低揮發性,毒性低,刺激性低
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反應緩慢,放熱量小,適用期長
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固化物收縮率低,耐熱性高
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固化物機械強度高,電性能優良
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需加熱固化,時間長
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EP常用固化劑,僅次于多元***
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