技术宝典|针对不同应用特性要求,环氧固化剂的选择策略
环氧胶黏剂主要由环氧树脂、固化体系和各种助剂构成,而固化剂是技术核心之一,因为选择不同固化剂决定了环氧胶的固化温度和各个方面的性能。
市面上的环氧固化剂种类五花八门,面对不同应用场景对环氧胶性能的不同需求时,不少初学者都不知道该如何选择合适的固化剂。
因此,《胶界》综合整理了一些理论知识,以帮助在设计环氧配方时能准确找到适宜的固化剂。
固化温度
众所周知,各种固化剂的固化温度各不相同,我们通常根据应用场景的要求,来选择相应加热温度的固化剂:
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低温固化剂固化温度在室温以下:改性胺、聚硫醇型、多异氰酸酯型
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室温固化剂固化温度为室温~50℃:脂肪族多胺、脂环族多胺;低分子聚酰胺以及改性芳胺
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中温固化剂为50~100℃:部分脂环族多胺、叔胺、眯唑类以及三氟化硼络合物
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高温固化剂固化温度在100℃以上:芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼等
应用特性
化学结构不同,其性质和固化物特性也不同。因此,全面了解具有相同官能基而化学结构不同的多胺固化剂的性状、特点,对选择固化剂来说,是很重要的。
在色相方面,脂环族最浅,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其着色程度相当显著。在黏度方面,也有很大不同,脂环族不过零点零几Pa·s,而聚酰胺则非常黏稠,达数Pa·s,芳香族胺多为固态。适用期长短正好与固化性完全相反,脂肪族反应性最高,而脂环族、酰胺、芳香族依次降低。
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色相:(优)脂环族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)
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熟度:(低)脂环族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)
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适用期:(长)芳香族→酰胺→脂环族→脂肪族(短)
固化剂的固化温度和固化物的耐热性有很大关系,一般地说,使用固化温度高的固化剂可以得到耐热优良的固化物。
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耐热性:(低)脂肪族多胺<脂环族多胺<芳香族多胺≈酚醛<酸酐(高)
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固化性:(快)脂肪族→脂环族→酰胺→芳香族(慢)
对光泽来说,芳香族最好,脂肪族最差。此性质受固化温度的影响,随温度升高,光泽变好。至于柔软性,官能基间距离长的聚酰胺更优良一些,而交联密度高的芳香胺则差。耐热性与柔软性正好相反,而粘接性则与柔软性一致。耐药品性(耐酸性)受化学结构影响,芳香族比较优良,脂肪胺和聚酰胺则易受化学药品腐蚀。耐水性受官能基质量浓度的支配,官能基质量浓度低、疏水度高的聚酰胺类更耐水,而官能基质量浓度高的芳香族则差一些。
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光泽:(优)芳香族→脂环族→聚酰胺一脂肪胺(劣)
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柔软性:(软)聚酰胺→脂肪族→脂环族→芳香族(刚)
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粘接性:(优)聚酰胺→脂环族→脂肪族→芳香族(良)
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耐酸性:(优)芳香族→脂环族→脂肪族→聚酰胺(劣)
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耐水性:(优)聚酰胺→脂肪胺→脂环胺→芳香胺(良)
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刺激性:(强)脂肪族→芳香族→脂环族→酰胺(弱)
各类固化剂特点
脂肪胺固化特点
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活性高,可室温固化
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反应剧烈放热,适用期短
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一般需后固化,室温7d再80-100℃2h
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固化物热形变温度低,一般80-90℃
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固化物脆性大
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挥发性及毒性大
芳香族多胺
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固化物耐热性好,耐化学性机械强度均优于脂肪族多元胺
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活性低,大多加热固化
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氮原子因苯环导致电子云密度降低,碱性减弱,以及苯环位阻效应
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多为固体,熔点高,工艺性差
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液化,低共熔点混合,多元胺与单缩水甘油醚加成
改性多元胺
加成物分子量变大,沸点粘度增加,挥发性与毒性减弱,
能在极低温下(0℃以下)固化EP
固化物有很好的增韧效果,改善原有脆性
放热效应低,适用期长,固化物耐热性较低
多元硫醇
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类似于羟基
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聚硫醇化合物(液体聚硫橡胶)就是典型多元硫醇,单独使用活性很低,室温反应及其缓慢几乎不能进行
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适当催化剂作用下固化反应以数倍多元胺速度进行
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在低温固化更为明显
酸酐类固化剂
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