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显在型固化剂为普通使用的固化剂,而潜伏型固化剂则指的是:这类固化剂与环氧树脂混合后,在室温条件下相对长期稳定(一般要求在3个月以上,才具有较大实用价值,最理想的则要求半年或者1年以上),而只需暴露在热、光、湿气等条件下,即开始固化反应。这类固化剂基本上是用物理和化学方法封闭固化剂活性的。在显在型固化剂中,双氰胺、己二酸二酰肼这类品种,在室温下不溶于环氧树脂,而在高温下溶解后开始固化反应,因而也呈现出一种潜伏状态。所以,在有的书上也把这些品种划为潜伏型固化剂。实际上可称之为功能性潜伏型固化剂。因为潜伏型固化剂可与环氧树脂混合制成一液型配合物,简化环氧树脂应用的配合手续,其应用范围从单包装胶黏剂向涂料、浸渍漆、灌封料、粉末涂料等方面发展。潜伏型固化剂在国外日益引起重视,可以说是研究与开发的重点课题,各种固化剂改性新品种和配合新技术层出不穷,十分活跃。
显在型固化剂(以下称固化剂)可分为加成聚合型和催化型。所谓加成聚合型即打开环氧基的环进行加成聚合反应,固化剂本身参加到三维网状结构中去。这类固化剂,如加入量过少,则固化产物连接着末反应的环氧基。因此,对这类固化剂来讲,存在着一个合适的用量。而催化型固化剂则以阳离子方式,或者阴离子方式使环氧基开环加成聚合,最终,固化剂不参加到网状结构中去,所以不存在等当量反应的合适用量;不过,增加用量会使固化速度加快。
加成聚合型固化剂有多元胺、酸酐、多元酚、聚硫醇等。其中最重要、应用最广泛的是多元胺和酸酐,多元胺占全部固化剂的71%,酸酐类占23%。从应用角度出发,多元胺多数经过改性,而酸酐则多以原来的状态,或者两种、三种低温共融混合使用。环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类高分子化合物。自20世纪40年代以来,逐渐发展成为一类包含有许多类型的热固性树脂,如缩水甘油醚、缩水甘油胺、缩水甘油酯以及脂肪脂环族环氧树脂等。环氧树脂由于具有优良的工艺性能、机械性能和物理性能,价格低,作为涂料、胶粘剂、复合材料树脂基体、电子封装材料等广泛应用于机械、电子、电器、、航天、化工、交通运输、建筑等领域。
然而,通用环氧树脂,如双酚A环氧树脂及其改性树脂使用普通固化剂固化后,树脂交联密度高、内应力大,以及网络结构中含有许多易吸水的羟基,存在吸湿大、尺寸稳定性和介电性能差、韧性低和湿热稳定性差等缺点,不能满足近年来对环氧树脂的使用特性,如耐热性、吸湿性、介电性能、冲击韧性和固化性能等提出的更高要求,因此,环氧树脂改性和不同结构的新型环氧树脂得到快速发展,利用新型环氧树脂固化剂也成为环氧树脂高性能化的另一途径。
6.环氧树脂的固化
在环氧树脂应用中,固化剂占有十分重要的位置。一位日本专家认为:“开发新型固化剂比开发新型环氧树脂更为重要,因为文献上发表的一些树脂,虽然多有学术价值,但并无实践意义。而开发一种新型固化剂,则可以解决环氧树脂应用的一个课题”。环氧树脂本身是一种在分子中含有两个(或以上)活性环氧基的低分子质量化合物,分子质量在300~2000之间,具有热塑性,在常温和一般加热条件下,不会固化,因而也不具备良好的机械强度、电气绝缘、耐化学腐蚀等性能,无法直接应用。因此,必须加入固化剂,组成配方树脂,并且在一定条件下进行固化反应,生成立体网状结构的产物,才会显现出各种优良的性能,成为具有真正使用价值的环氧材料。所以说,固化剂在环氧树脂的应用上具有不可缺少的,甚至在某种程度上起着决定性的作用;我们讨论固化剂,实际上也就是讨论环氧树脂的应用问题。
当然,在环氧树脂中仅仅加入固化剂,还不能完全满足实际应用的要求。还必须加入稀释剂、填料、增韧剂、着色剂、阻燃剂,以及各种特殊要求的助剂如防沉剂、触变剂等。各种不同种类牌号的固化剂、稀释剂、增韧剂、填料等以及各种助剂,按实际使用要求,进行有目的的选择组合,就会出现千变万化、五花八门的配方。运用这些配合技术可以解决众多领域的技术课题,形成各种各样的材料,如层压材料;涂料、胶粘剂、浇铸料(灌封料)、浸渍料、塑封料、包封料、耐磨材料、密封材料等等。
对于应用技术课题的解决,主要面临的是选择材料进行配合的问题。而材料的选择,首先是固化剂的选择,其次才是各种助剂的选择。对于从事树脂应用多年的科技工作者来说,主要靠多年积累的经验,参考国内外**科技资料进行选择,然后还需经过实验的考核来确定。而对于新从事这项工作的初学者来说,则往往比较困难,需要—个实践的过程。国外不少学者目前将“高分子的分子设计”技术运用于配方材料选择,并且采用先进的工具-微机进行处理,使配合技术在较短的时间内完成,大大提高了工作效率。但是,国内在这方面的研究工作还是比较落后的。
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