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如何选择环氧树脂固化剂?

我们都知道 ,环氧树脂只有加入固化剂后才能获得实际应用。不同的固化剂,不同的固化工艺对固化物的最终性能有着至关重要的作用。固化剂种类繁多,这里分别按固化剂的化学结构,固化温度及用途作一分类介绍。

按化学结构分类的固化剂类型:

一、显在型

1、加成

1.1、多元胺

1.1.1、单纯胺

1.1.1.1、直链脂肪胺:如乙烯胺类DETA,TETA等;

1.1.1.2、聚酰胺:如650,651等;

1.1.1.3、脂环胺:如IPDA,1,3-BAC,AEP等;

1.1.1.4、芳香胺:如MXDA,DDM,DDS等;

1.1.2、变性胺

1.2、酸酐

1.3、聚酚

1.4、聚硫醇

2、触媒型

2.1、阴离子聚合型:如DMP-30;

2.2、阳离子聚合型:如BF3;

二、潜伏型

11.jpg

按固化温度分类的固化剂类型:

1、低温固化剂:(5℃左右)

聚硫醇,脂肪族多胺/促进剂,芳香族多胺/促进剂;

2、常温固化剂:(20℃左右)

聚酰胺,叔胺;

3、中温固化剂:(80℃左右)

咪唑,脂环胺,叔胺盐,二乙基氨基丙胺;

4、中/高温潜在型固化剂:(120℃左右)

酸酐/促进剂,双氰胺/促进剂,咪唑;

5、高温固化剂(150℃以上)

芳香族多胺,聚酚,酸酐。

按用途不同分类的固化剂类型

1、常温固化:应用于防腐涂料,建筑结构胶,建筑涂料,建筑修补胶,一般胶粘剂等。

多使用直链脂肪族多胺,聚酰胺,脂环族多胺,变性多元胺,聚硫醇等。

2、加热固化:应用于电绝缘材料,层压材料,粉末涂料,罐涂料,胶粘剂等。

多使用酸酐,咪唑类化合物,双氰胺,芳香族多胺,氨基树脂,线型酚醛树脂等。

我们根据固化物所需要的性能及固化工艺要求,首先确定环氧树脂的类型,然后选择固化剂。20世纪60年代日本的大石直四郎为选择固化剂提出如下30条基准,以供大家参考。

价格与包装;

取得难易;

固化剂用量;

固化剂化学组成;

储存与运输的稳定性;

产品特性及其稳定性;

适应性;

能否形成B阶段;

与固化剂相关的使用特许;

环氧树脂的种类与配合;

固化条件;

固化剂的反应性;

使用寿命;

放热性;

与环氧树脂相容性;

性状、粘度和密度;

固态固化剂的熔点和溶解性;

挥发性;

pH值及腐蚀性;

收缩与热膨胀性;

毒性;

作业性;

机械性能;

热性能;

电性能;

耐药品性;

外观;

颜色及其保色性;

耐候性;

其他性能如耐放射线,阻燃性等。

12.jpg

以常用的多胺类固化剂为例,我们在选择多胺固化剂时,有没有什么规律可以参考呢?下面是多胺固化剂的物理性能和与双酚A型环氧树脂固化物性能比较的大致规律:

多胺类固化剂基础物理性能的规律:

1、色相从优到劣:

脂环胺 - 脂肪胺 - 聚酰胺 - 芳香胺

2、粘度从低到高:

脂环胺 - 脂肪胺 - 芳香胺 - 聚酰胺

3、可操作时间从长到短:

芳香胺 - 聚酰胺 - 脂环胺 - 脂肪胺

4、固化速度从快到慢:

脂肪胺 - 脂环胺 - 聚酰胺 - 芳香胺

多胺类固化剂与双酚A环氧树脂组合的固化物性能:

1、光泽度从优到劣:

芳香胺 - 脂环胺 - 聚酰胺 - 脂肪胺

2、柔软性从软到刚:

聚酰胺 - 脂肪胺 - 脂环胺 - 芳香胺

3、耐热性从高到低:

芳香胺 - 脂环胺 - 脂肪胺 - 聚酰胺

4、粘接性能从优到良:

聚酰胺 - 脂环胺 - 脂肪胺 - 芳香胺

5、耐酸性从优到劣:

芳香胺 - 脂环胺 - 脂肪胺 - 聚酰胺

6、耐水性从优到良:

聚酰胺 - 脂环胺 - 脂肪胺 - 芳香胺

通过上面的介绍,我们简单了解了环氧固化剂选择的基本原则。但很多时候,单一的一种固化剂往往不能全面的满足我们所需的固化物性能要求,通过几种固化剂进行复配,不同化学结构,不同物理性能的固化剂组合在一起可以收获更多的效果呢。


参考来源:《环氧固化及添加剂》 胡玉明编著 化学工业出版社



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