各種固化劑的固化溫度和耐熱性差異很大。 通常,固化溫度高的固化膠粘劑可以得到耐熱性優異的環氧樹脂固化產品。 對於帶有聚合劑的固化劑,環氧樹脂固化的耐熱性按以下順序增加:
脂肪族多胺“脂環族多胺、芳香族多酐、酚酸酐。
催化加成聚合固化劑的耐熱性一般在芳香族多胺的水平。 陰離子聚合物(叔胺和咪唑化合物)和陽離子聚合物(BF3絡合物)固化劑的耐熱性基本相同,雖然反應機理與雙酚A環氧樹脂不同,但最終它們都形成了醚鍵鍵合的三維網路結構。
由於固化反應是化學反應,固化溫度公升高,反應速率加快,凝膠時間縮短。 凝膠時間的對數隨著加熱溫度的公升高而沿直線減小。 但值得注意的是,固化溫度過高,由於整個固化體系受熱不均勻,環氧樹脂固化產物的交聯密度分布往往不均勻,從而降低了環氧樹脂固化產物的效能。 因此,固化溫度是有上限的,需要選擇對固化速度和環氧固化效能都有利的合適固化溫度。 根據固化溫度,固化劑可分為四種:
在室溫下固化的低溫固化劑;
室溫固化劑在室溫下固化至50°C;
50 100中溫固化劑;
100多種高溫固化劑。
屬於低溫固化型的固化劑很少,只有聚異氰酸酯和聚合物卡坦兩種固化劑。 室溫固化劑的種類很多,如脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子量聚醯胺和改性芳香胺等。 中溫固化劑包括脂環族多胺類、叔胺類、咪唑類和三氟化硼絡合物。 高溫固化劑包括芳香胺、酸酐、α-酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺和醯肼。
對於高溫固化體系,固化過程分為兩個階段,初期在較低溫度下固化,當達到凝膠狀態或略高於凝膠狀態的狀態時,用高溫加熱進行後固化(稱為預固化)。
固化劑的結構和效能
如上所述,固化溫度因固化劑的種類而異,因此環氧樹脂固化產品的耐熱性可以有很大差異。 即使同一類中具有相同官能團的固化劑由於其化學結構不同而具有不同的特性,所得到的環氧樹脂的固化產物也不同。 以典型的多胺固化劑為例,雖然官能團相同,但由於化學結構不同,固化劑的效能和環氧樹脂固化產物的效能不同。
多胺固化劑的效能按以下順序列出:
色相(優)脂環族脂肪醯胺芳香胺(劣質)。
粘度(低)脂環族脂肪族芳香醯胺(高)。
試用期(長)、芳香醯胺、脂環族、脂肪族(短)。
固化(快速)脂肪族脂環醯胺芳香族(慢速)。
刺激性(強)脂肪族芳香族脂環醯胺(弱)。
多胺固化劑的化學結構和性質。
光澤(優)芳香族,脂環族聚醯胺,脂肪族(劣質)。
柔軟度(soft):聚醯胺、脂肪族、脂環族、芳香族(剛性)。
附著力(優異)聚醯胺、脂環族、脂肪族、脂肪族、芳香族(優)。
耐酸性(優)、芳香族、脂肪族、脂肪族、聚醯胺(劣質)。
耐水性(優異)聚醯胺、脂肪族、脂環族、芳香族(良好)。
聚胺固化DGEBA樹脂的物理效能。