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環(huán)氧膠黏劑主要由環(huán)氧樹脂、固化體系和各種助劑構(gòu)成，而固化劑是技術(shù)核心之一，因?yàn)檫x擇不同固化劑決定了環(huán)氧膠的固化溫度和各個(gè)方面的性能。

市面上的環(huán)氧固化劑種類五花八門，面對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)環(huán)氧膠性能的不同需求時(shí)，不少初學(xué)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(shí)，以幫助在設(shè)計(jì)環(huán)氧配方時(shí)能準(zhǔn)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(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的要求，來選擇相應(yīng)加熱溫度的固化劑：

• 低溫固化劑固化溫度在室溫以下：改性胺、聚硫醇型、多異氰酸酯型

• 室溫固化劑固化溫度為室溫～50℃：脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺；低分子聚酰胺以及改性芳胺

• 中溫固化劑為50～100℃：部分脂環(huán)族多胺、叔胺、瞇唑類以及三氟化硼絡(luò)合物

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

固化反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，受固化溫度影響很大，溫度增高，反應(yīng)速度加快，凝膠時(shí)間變短；凝膠時(shí)間的對(duì)數(shù)值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢(shì)。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(yīng)用特性

化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)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(xué)結(jié)構(gòu)不同的多胺固化劑的性狀、特點(diǎn)，對(duì)選擇固化劑來說，是很重要的。

在色相方面，脂環(huán)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(dāng)顯著。在黏度方面，也有很大不同，脂環(huán)族不過零點(diǎn)零幾Pa·s，而聚酰胺則非常黏稠，達(dá)數(shù)Pa·s，芳香族胺多為固態(tài)。適用期長(zhǎng)短正好與固化性完全相反，脂肪族反應(yīng)性最高，而脂環(huán)族、酰胺、芳香族依次降低。

• 色相：(優(yōu))脂環(huán)族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)

• 熟度：(低)脂環(huán)族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)

• 適用期：(長(zhǎng))芳香族→酰胺→脂環(huán)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(guān)系，一般地說，使用固化溫度高的固化劑可以得到耐熱優(yōu)良的固化物。

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

• 固化性：(快)脂肪族→脂環(huán)族→酰胺→芳香族(慢)

對(duì)光澤來說，芳香族最好，脂肪族最差。此性質(zhì)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(zhǎng)的聚酰胺更優(yōu)良一些，而交聯(lián)密度高的芳香胺則差。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(xué)結(jié)構(gòu)影響，芳香族比較優(yōu)良，脂肪胺和聚酰胺則易受化學(xué)藥品腐蝕。耐水性受官能基質(zhì)量濃度的支配，官能基質(zhì)量濃度低、疏水度高的聚酰胺類更耐水，而官能基質(zhì)量濃度高的芳香族則差一些。

• 光澤：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→聚酰胺一脂肪胺(劣)

• 柔軟性：(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環(huán)族→芳香族(剛)

• 粘接性：(優(yōu))聚酰胺→脂環(huán)族→脂肪族→芳香族(良)

• 耐酸性：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→脂肪族→聚酰胺(劣)

• 耐水性：(優(yōu))聚酰胺→脂肪胺→脂環(huán)胺→芳香胺(良)

• 刺激性：(強(qiáng))脂肪族→芳香族→脂環(huán)族→酰胺(弱)

各類固化劑特點(diǎn)

脂肪胺固化特點(diǎn)

• 活性高，可室溫固化

• 反應(yīng)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(fā)性及毒性大

芳香族多胺

• 固化物耐熱性好，耐化學(xué)性機(jī)械強(qiáng)度均優(yōu)于脂肪族多元胺

• 活性低，大多加熱固化

• 氮原子因苯環(huán)導(dǎo)致電子云密度降低，堿性減弱，以及苯環(huán)位阻效應(yīng)

• 多為固體，熔點(diǎn)高，工藝性差

• 液化，低共熔點(diǎn)混合，多元胺與單縮水甘油醚加成

改性多元胺

加成物分子量變大，沸點(diǎn)粘度增加，揮發(fā)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(yīng)低，適用期長(zhǎng)，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(dú)使用活性很低，室溫反應(yīng)及其緩慢幾乎不能進(jìn)行

• 適當(dāng)催化劑作用下固化反應(yīng)以數(shù)倍多元胺速度進(jìn)行

• 在低溫固化更為明顯

酸酐類固化劑

• 反應(yīng)速率很慢，不能生成高交聯(lián)產(chǎn)物，一般不作為固化劑

• 低揮發(fā)性，毒性低，刺激性低

• 反應(yīng)緩慢，放熱量小，適用期長(zhǎng)

• 固化物收縮率低，耐熱性高

• 固化物機(jī)械強(qiáng)度高，電性能優(yōu)良

• 需加熱固化，時(shí)間長(zhǎng)

• EP常用固化劑，僅次于多元胺

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