全  站关键词

万 宏(北京万和经济技术发展公司，北京100071)　　 本文研究了一种次中温环氧树脂固化剂(8104)的工艺性及其固化物的性能。试验结果表明：　 　　8104固化剂可在50-80℃下固化环氧树脂；与环氧树脂的混合物在室温下的适用期大于10小时；固化物具有极好的韧性、良好的耐湿热性能和力学性能。因此，8104可用于大面积和大体积的环氧树脂固化施工，也可作为模具树脂、涂料及结构材料的固化剂。　　关键词：环氧树脂 固化剂 次中温固化1 前言　　环氧树脂具有粘接性能好、固化收缩率低、工艺性和力学性能好等优点[1]，因此在电子、涂料、建材、航空航天等领域得到了广泛的应用。环氧树脂应用的工艺性及固化产物的性能在很大程度上决定于所使用的固化体系，因此选择合适的固化剂是环氧树脂研究和应用的关键。　 按固化温度不同，环氧树脂固化剂可分为高温、中温和室温。中温(120℃)和高温(180℃)固化的环氧一般具有较好的物理机械性能。但由于固化温度高，给加热设备提出了较高的要求，在许多应用情况下，如在户外或大型物体和结构上应用，对树脂体系的加热是难以实现的，因此中温和高温固化剂在这些场合有一定的局限性。室温固化剂通常为胺类或其改性物，一般不须加热就可固化，但大部分室温固化剂适用期较短(通常小于2小时)[2]，为了避免配合后的树脂暴聚，通常树脂和固化剂的一次配合量不能太大，因此很难用于大规模使用和大体积施工。随着环氧树脂应用范围的不断扩大，对固化剂也提出了许多新的要求，其中大配合量、长使用期、中低温固化就是重要的要求。8104是一种介于室温和中温的固化剂，在室温下具有很长的适用期，在50-80℃下能快速固化环氧树脂，在室温下经较长时间也可使环氧达到较好的固化。本文研究了8104固化剂固化环氧树脂的工艺性及其固化物的性能，为这种新型固化剂的应用提供了依据。2 实验2．1实验材料　　环氧树脂：850S(相当于E-51)，电工级，大日本油墨化学株式会社；多官能环氧树脂，ARG-90，工业级，上海合成树脂研究所；8104固化剂为自制，为改性胺类固化剂，8104性能见表1。表1 8104固化剂的基本性能外观浅黄色透明液体室温粘度60mPa·s混合比例E-51：8104＝100：15固化条件50℃／8小时，或70℃／3小时，或80℃／2小时2．2实验方法　　采用旋转粘度计NDJ-5S测定树脂的粘度；采用动态力学性能分析(DMA)法测定固化物的玻璃化转变温度，测试频率为1Hz；树脂浇铸体的拉伸性能按GB2568-81在MTS材料试验机上进行。3结果与讨论3．1工艺性能　　将850S和8104按100：15的比例混合，测定在28℃时200克混合物的粘度变化如图1。由图1可以看出，固化剂和环氧树脂混合的初始粘度为5Pa·s。静置半小时后，体系粘度下降至2Pa·s，此时的粘度是该树脂体系粘度的最低点，是浇铸的最佳时机。随着时间的变化，体系粘度逐渐增大，1.0小时后，树脂体系粘度增大到约50Pa·s。通常环氧树脂室温固化体系粘度是按指数函数的方法增大的，而由图l可以看出，8104与环氧树脂的混合粘度以近似线性的方式增大，说明该树脂体系反应温和，不易暴聚，工艺性良好。图1 8104与E-51环氧树脂混合后的粘度变化(测量温度：28℃)　3．2 浇铸体的动态力学性能　　图2为80℃／2小时固化的基本配方(850S：8104＝100：15)浇铸体的DMA曲线，由图2可以看出，损耗峰温度(即Tg)为 108℃，储能模量E’在90℃以前一直维持在较高水平，说明固化物具有较高的耐热性[3]。图3为80℃／2小时固化，再经120℃／6小时后处理的浇铸体的DMA曲线。由图3可以看出，经120℃／6小时的后处理，损耗峰温度为112℃，Tg比未经后处理的仅提高了4℃，这表明该树脂体系在80℃／2小时的固化条件下已得到充分的固化。图4为50℃／8小时固化的浇铸体的DMA曲线，损耗峰温度为101℃，说明该树脂体系在较低的温度下也能得到较好的固化。采用50份的AFG-90与50份850S混合，再加入15份8104，固化后DMA曲线如图5，其Tg为134℃。由此可见，采用多官能环氧树脂，能进一步提高8104固化物的耐热性。图2 80℃／2小时固化浇铸体的DMA曲线图3 80℃／2小时固化，120℃／6小时后处理的浇铸体的DMA曲线图4 50℃／8小时固化浇铸体的DMA曲线　3．3浇铸体的拉伸性能　　80℃／2小时固化的基本配方浇铸体的拉伸性能如表2，拉伸应力一应变曲线如图6所示。　　由表2可以看出，用8104固化的850S浇铸体具有很高的拉伸强度和较高的拉伸模图5 50份AFG-90十50份850S十15份8104，固化后0MA曲线　表2浇铸体的拉伸性能性 能平均值离散系数(％)拉伸强度(MPa)70.412拉伸模量(GPa)2.744.3断裂应变(％)4.842图6　　用8104固化850S的拉伸应力一应变曲线量，与中高温固化的环氧树脂体系相当，且具有高达4.8％的断裂应变。通常中高温固化的环氧树脂体系的应力应变曲线近似线性，经增韧后其拉伸断裂应变只在3-4％。由图6可以看出，8104固化物在拉伸应力的作用下存在一个屈服的过程，其断裂应变可达6.5％，说明该树脂体系具有很好的韧性。8104固化物的这种高韧性可赋予以该体系为基体制品良好的性能，如使涂料具有极高的附着性或使复合材料具有极高的抗冲击性能。3．4 浇铸体的吸湿性　　将基本配方按80℃／2小时固化，固化后将固化物放在95-97℃的热水中浸泡48小时，测得吸水率为1.6％。与其它环氧树脂固化体系相比，其吸湿率是较低的。4结论　　(1)8104固化剂适用期长，室温反应温和，50-80℃可快速固化且固化程度高，因而大用量施工时工艺性很好；　　(2)8104固化剂可使环氧树脂在较低固化温度下获得较高的玻璃化转变温度；　　(3)8104固化的环氧树脂具有突出的韧性，且具有与中高温体系相当的强度和模量，其吸湿性也较低。参 考 文 献1. 王志平，热固性树脂，〔3]，50一55，(1994)2. 刘守贵等，热固性树脂，[4]，46-52，(1996)3.　C1aytOn A．May，Epoxy Resin，Chemistry and Technology，MARCEL DEKKER INC．，New York（来源：环氧树脂在线）