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環氧樹脂的未來發展與合成新的固化劑

文章作者:feeloc.cn 人氣: 發表時間:2018-12-15

環氧樹脂是分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的一類高分子化合物。它的未來應該會廣泛應用於各行各業,並且對於它的固化劑方麵將會越來越多新的產品出現。

一、環氧樹脂的未來發展
自20世紀40年代以來,逐漸發展成為一類包含有許多類型的熱固性樹脂,如縮水甘油醚、縮水甘油胺、縮水甘油酯以及脂肪脂環族環氧樹脂等。環氧樹脂由於具有優良的工藝性能、機械性能和物理性能,價格低,作為塗料、膠粘劑、複合材料樹脂基體、電子封裝材料等廣泛應用於機械、電子、電器、航空、航天、化工、交通運輸、建築等領域。

然而,通用環氧樹脂,如雙酚A環氧樹脂及其改性樹脂使用普通固化劑固化後,樹脂交聯密度高、內應力大,以及網絡結構中含有許多易吸水的羥基,存在吸濕大、尺寸穩定性和介電性能差、韌性低和濕熱穩定性差等缺點,不能滿足近年來對環氧樹脂的使用特性,如耐熱性、吸濕性、介電性能、衝擊韌性和固化性能等提出的更高要求,因此,環氧樹脂改性和不同結構的新型環氧樹脂得到快速發展,利用新型環氧樹脂固化劑也成為環氧樹脂高性能化的另一途徑。

環氧樹脂未來發展

二、合成新的固化劑介紹

在高性能環氧樹脂中常用的固化劑是二氨基二苯碸(DDS),環氧/DDS體係的耐熱性(Tg)高,但吸濕量大,耐濕熱性差,且密度高,導致該體係脆性大。為了改善環氧樹脂基體的濕熱性能和韌性,發展了下列多種聚醚二胺型固化劑,包括二氨基二苯醚二苯碸(BDAS)、二氨基二苯醚二苯醚(BDAO)、二氨基二苯醚雙酚A(BDAP)、二氨基二苯醚-6F-雙酚A。


聚醚二胺固化TGDDM的性能

固化劑 吸水率(%) 幹態Tg/℃ 濕態Tg/℃ △Tg/℃
DDS 3.3 220 151 69
BDAS 2.3 211 158 53
BDAO 1.7 202 163 39
BDAP 1.5 204 164 40
BDAF 1.3 200 170 30
 

由上表可以看出,與DDS相比其他二胺因兩端胺基間的距離較長,造成吸水點氨基的減少,因而吸水率降低,並具有優良的耐衝擊性。雖然固化劑上柔性的醚鍵較多,而使幹燥時耐熱性有所降低。但因芳香環多而使耐熱性降低不多。另外,因吸水性小,因吸水造成耐熱性降低也小。

以Shell公司開發的不含醚鍵的固化劑Epon HPT1061和1062為固化劑(基本式如下),由於含有大量的碳氫鍵,吸濕率也較DDS有大幅降低。

在Epon HPT107l和l072樹脂中配合l061和1062固化劑,其幹態耐熱性(Tg)雖然比DDS降低了約10℃,為250~241℃,但吸水率進一步降低,為1.6%~1.4%。不僅保持了吸水時的彈性模量,其他物性還進一步得到改善。

此外,3M公司開發了以芴為骨架的各種二胺類化合物,用作環氧樹脂的耐熱、耐濕性固化劑,在得到極好的高溫性能同時,吸水率也非常小。

由上述固化劑固化的雙酚A型環氧(DGEBA)和芴型環氧(DGEBF)在相對濕度100%、溫度95℃的條件下,平衡吸水率僅為1.4%~2.2%。這顯示芴基是一個非常憎水性的結構。隨分子鏈延長,吸水率明顯降低。

 

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