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什么是固化劑

發布時間:2021-01-09人氣:550

         固化劑又名硬化劑、熟化劑或變定劑,是一類增進或控制固化反應的物質或混合物。樹脂固化是經過縮合、閉環、加成或催化等化學反應,使熱固性樹脂發生不可逆的變化過程,固化是通過添加固化(交聯)劑來完成的。固化劑是必不可少的添加物,無論是作粘接劑、涂料、澆注料都需添加固化劑,否則環氧樹脂不能固化。 固化劑的品種對固化物的力學性能、耐熱性、耐水性、耐腐蝕性等都有很大影響。

    溫度特性

    固化劑的固化溫度和耐熱性

    各種固化劑的固化溫度各不相同,固化物的耐熱性也有很大不同。一般地說,使用固化溫度高的固化劑可以得到耐熱優良的固化物。對于加成聚合型固化劑,固化溫度和耐熱性按下列順序提高:

    脂肪族多胺<脂環族多胺<芳香族多胺<酚醛<酸酐

    催化加聚型固化劑的耐熱性大體處于芳香多胺水平。陰離子聚合型(叔胺和咪唑化古物)、陽離子聚合型(BF3絡合物)的耐熱性基本上相同,這主要是雖然起始的反應機理不同,但最終都形成醚鍵結合的網狀結構。

          固化反應屬于化學反應,受固化溫度影響很大,溫度增高,反應速度加快,凝膠時間變短;凝膠時間的對數值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢。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中的溫度,作為合適的固化溫度。按固化溫度可把固化劑分為四類:低溫固化劑固化溫度在室溫以下;室溫固化劑固化溫度為室溫~50℃;中溫固化劑為50~100℃;高溫固化劑固化溫度在100℃以上。屬于低溫固化型的固化劑品種很少,有聚琉醇型、多異氰酸酯型等;國內研制投產的T-31改性胺、YH-82改性胺均可在0℃以下固化。屬于室溫固化型的種類很多:脂肪族多胺、脂環族多胺;低分子聚酰胺以及改性芳胺等。屬于中溫固化型的有一部分脂環族多胺、叔胺、瞇唑類以及三氟化硼絡合物等。屬于高溫型固化劑的有芳香族多胺、酸酐、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺以及酰肼等。

    對于高溫固化體系,固化溫度一般分為兩階段,在凝膠前采用低溫固化,在達到凝膠狀態或比凝膠狀態稍高的狀態之后,再高溫加熱進行后固化(post-cure),相對之前段固化為預固化(pre-cure)。

    結構特性

     固化劑的固化溫度和固化物的耐熱性有很大關系。同樣地,在同一類固化劑中,雖然具有相同的官能基,但因化學結構不同,其性質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結構不同的多胺固化劑的性狀、特點,對選擇固化劑來說,是很重要的。

    在色相方面,脂環族最淺,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其著色程度相當顯著。在黏度方面,也有很大不同,脂環族不過零點零幾Pa·s,而聚酰胺則非常黏稠,達數Pa·s,芳香族胺多為固態。適用期長短正好與固化性完全相反,脂肪族反應性最高,而脂環族、酰胺、芳香族依次降低。

    色相:(優)脂環族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)

    熟度:(低)脂環族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)

    適用期:(長)芳香族→酰胺→脂環族→脂肪族(短)

    固化性:(快)脂肪族→脂環族→酰胺→芳香族(慢)

    刺激性:(強)脂肪族→芳香族→脂環族→酰胺(弱)

    多胺類固化劑的化學結構和性質

    另外,在光澤、柔軟性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定規律性。

    光澤:(優)芳香族→脂環族→聚酰胺一脂肪胺(劣)

    柔軟性:(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環族→芳香族(剛)

    粘接性:(優)聚酰胺→脂環族→脂肪族→芳香族(良)

    耐酸性:(優)芳香族→脂環族→脂肪族→聚酰胺(劣)

    耐水性:(優)聚酰胺→脂肪胺→脂環胺→芳香胺(良)

    多胺類固化劑的化學結構和與雙酚A樹脂固化物的性質

    對光澤來說,芳香族最好,脂肪族最差。此性質受固化溫度的影響,隨溫度升高,光澤變好。至于柔軟性,官能基間距離長的聚酰胺更優良一些,而交聯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)受化學結構影響,芳香族比較優良,脂肪胺和聚酰胺則易受化學藥品腐蝕。耐水性受官能基質量濃度的支配,官能基質量濃度低、疏水度高的聚酰胺類更耐水,而官能基質量濃度高的芳香族則差一些。

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