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环氧树脂使用指南

  环氧树脂及环氧树脂胶粘剂本身无毒,但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物,因此不少环氧树脂“有毒”,近年国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径,保持环氧树脂“无毒”本色。
  环氧树脂一般和添加物同时使用,以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择,常用添加物有以下几类:(1)固化剂;(2)改性剂;(3)填料;(4)稀释剂;(5)其它。

  其中固化剂是必不可少的添加物,无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂,否则环氧树脂不能固化。

  由于用途性能要求各不相同,对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。现将它们的选择方法简介于下:

  (一)环氧树脂的选择

  1、 从用途上选择

  作粘接剂时最好选用中等环氧值(0.25-0.45)的树脂,如6101、634;作浇注料时最好选用高环氧值(>0.40)的树脂,如618、6101;作涂料用的一般选用低环氧值(<0.25)的树脂,如601、604、607、609等。

  2、 从机械强度上选择

  环氧值过高的树脂强度较大,但较脆;环氧值中等的高低温度时强度均好;环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关,环氧值高固化后交联度也高,环氧值低固化后交联度也低,故引起强度上的差异。

  3、 从操作要求上选择

  不需耐高温,对强度要求不大,希望环氧树脂能快干,不易流失,可选择环氧值较低的树脂;如希望渗透性也,强度较好的,可选用环氧值较高的树脂。

  (二)、固化剂的选择

  1、固化剂种类:

  常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺,另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂,加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。

  环氧值是鉴定环氧树脂质量的最主要指标,环氧树脂的型号划分就是根据环氧值的不同来区分的。环氧值是指100克树脂中所含环氧基的克当量数。

  2、固化剂的用量

  (1)胺类作交联剂时按下式计算:

  胺类用量=MG/Hn

  式中:

  M=胺分子量

  Hn=含活泼氢数目

  G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数)

  改变的范围不多于10-20%,若用过量的胺固化时,会使树脂变脆。若用量过少则固化不完善。

  (2)用酸酐类时按下式计算:

  酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:

  M=酸酐分子量

  G=环氧值(0.6~1)为实验系数

  3、 选择固化剂的原则:固化剂对环氧树脂的性能影响较大,一般按下列几点选择。

  (1)、从性能要求上选择:有的要求耐高温,有的要求柔性好,有的要求耐腐蚀性好,则根据不同要求选用适当的固化剂。

  (2)、从固化方法上选择:有的制品不能加热,则不能选用热固化的固化剂。

  (3)、从适用期上选择:所谓适用期,就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。要适用期长的,一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。

  (4)、从安全上选择:一般要求毒性小的为好,便于安全生产。

  (5)、从成本上选择。

  (三)、改性剂的选择

  改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。常用改性剂有:

  (1)、聚硫橡胶:可提高冲击强度和抗剥性能。

  (2)、聚酰胺树脂:可改善脆性,提高粘接能力。

  (3)、聚乙烯醇叔丁醛:提高抗冲击鞣性。

  (4)、丁腈橡胶类:提高抗冲击鞣性。

  (5)、酚醛树脂类:可改善耐温及耐腐蚀性能。

  (6)、聚酯树脂:提高抗冲击鞣性。

  (7)、尿醛三聚氰胺树脂:增加抗化学性能和强度。

  (8)、糠醛树脂:改进静弯曲性能,提高耐酸性能。

  (9)、乙烯树脂:提高抗剥性和抗冲强度。

  (10)、异氰酸酯:降低潮气渗透性和增加抗水性。

  (11)、硅树脂:提高耐热性。

  聚硫橡胶等的用量可以在50-300%之间,需加固化剂;聚酰胺树脂、酚醛树脂用量一般为50-100%,聚酯树脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化剂,也可以少量加些固化剂促使反应快些。

  一般说来改性剂用量越多,柔性就愈大,但树脂制品的热变形温度就相应下降。

  为改善树脂的柔性,也常用增韧剂如:邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

  (四)、填料的选择

  填料的作用是改善制品的一些性能,并改善树脂固化时的散热条件,用了填料也可以减少环氧树脂的用量,降低成本。因用途不同可选用不同的填料。其大小最好小于100目,用量视用途而定。常用填料简介如下:

  填料名称 作用

  石棉纤维、玻璃纤维 增加韧性、耐冲击性

  石英粉、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂 提高硬度

  氧化铝、瓷粉 增加粘接力,增加机械强度

  石棉粉、硅胶粉、高温水泥 提高耐热性

  石棉粉、石英粉、石粉 降低收缩率

  铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末 增加导热、导电率

  石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及润滑性能

  金刚砂及其它磨料 提高抗磨性能

  云母粉、瓷粉、石英粉 增加绝缘性能

  各种颜料、石墨 具有色彩

  另外据资料报导适量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在树脂中能在高热度、压力下保持粘接性。

  (五)、稀释剂的选择

  其作用是降低粘度,改善树脂的渗透性。稀释剂可分惰性及活性二大类,用量一般不超过30%。常用稀释剂如下:

  活性稀释剂

  名称 牌号 用途 备注

  二缩水甘油醚 600 ~30% 需多加计算量固化剂

  多缩水甘油醚 630 同上 同上

  环氧丙烷丁基醚 660 ~15% 同上

  环氧丙烷苯基醚 690 同上 同上

  二环氧丙烷乙基醚669 同上 同上

  三环氧丙烷丙基醚662 同上 同上

  惰性稀释剂

  名称 用量 备注

  二甲苯 ~15% 不需多加固化剂

  甲苯 同上 同上

  苯 同上 同上

  丙酮 同上 同上

  在加入固化剂之前,必须对所使用的树脂、固化剂、填料、改性剂、稀释剂等所有材料加以检查,应符合以下几点要求:

  (1)、不含水份:含水的材料首先要烘干,含少量水的溶剂应尽量少用。

  (2)、纯度:除水份以外的杂质含量最好在1%以下,若杂质在5-25%时虽也可使用权,但须增加配方的百分比。少量使用时用试剂级较好。

  (3)、了解各材料是否失效。

  在缺少验收条件的厂,使用前最好按配方做个小样试验。

  (六)、固化的三个阶段

  1. 液体-操作时间

  操作时间(也是工作时间或使用期)是固化时间的一部份,混合之后,树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。为了保证可靠的粘接,全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。

  2.凝胶-进入固化

  混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段),这时它开始凝胶或“突变”。这时的环氧没有长时间的工作可能,也将失去粘性。在这个阶段不能对其进行任何干扰。它将变成硬橡胶似的软凝胶物,你用大拇指将能压得动它。

  因为这时混合物只是局部固化,新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接,因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何,接近固化的混合物这些能力在减小

  3. 固体-最终固化

  环氧混合物达到固化变成固体阶段,这时能砂磨及整型。这时你用大拇指已压不动它,在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度,因此可以除去固定夹件,将它放在室温下维持若干天使它继续固化。

  这时新使用的环氧树脂不能与它进行化学链接,因此该环氧表面必须适当地进行预处理如打磨,才能得到好的粘接机械强度。

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