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環氧樹脂使用指南

  環氧樹脂及環氧樹脂膠粘劑本身無毒,但由於在製備過程中添加了溶劑及其它有毒物,因此不少環氧樹脂“有毒”,近年國內環氧樹脂業正通過水性改性、避免添加等途徑,保持環氧樹脂“無毒”本色。
  環氧樹脂一般和添加物同時使用,以獲得應用價值。添加物可按不同用途加以選擇,常用添加物有以下幾類:(1)固化劑;(2)改性劑;(3)填料;(4)稀釋劑;(5)其它。

  其中固化劑是必不可少的添加物,無論是作粘接劑、塗料、澆注料都需添加固化劑,否則環氧樹脂不能固化。

  由於用途性能要求各不相同,對環氧樹脂及固化劑、改性劑、填料、稀釋劑等添加物也有不同的要求。現將它們的選擇方法簡介於下:

  (一)環氧樹脂的選擇

  1、 從用途上選擇

  作粘接劑時最好選用中等環氧值(0.25-0.45)的樹脂,如6101、634;作澆注料時最好選用高環氧值(>0.40)的樹脂,如618、6101;作塗料用的一般選用低環氧值(<0.25)的樹脂,如601、604、607、609等。

  2、 從機械強度上選擇

  環氧值過高的樹脂強度較大,但較脆;環氧值中等的高低溫度時強度均好;環氧值低的則高溫時強度差些。因為強度和交聯度的大小有關,環氧值高固化後交聯度也高,環氧值低固化後交聯度也低,故引起強度上的差異。

  3、 從操作要求上選擇

  不需耐高溫,對強度要求不大,希望環氧樹脂能快幹,不易流失,可選擇環氧值較低的樹脂;如希望滲透性也,強度較好的,可選用環氧值較高的樹脂。

  (二)、固化劑的選擇

  1、固化劑種類:

  常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺,另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑,加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。

  環氧值是鑒定環氧樹脂質量的最主要指標,環氧樹脂的型號劃分就是根據環氧值的不同來區分的。環氧值是指100克樹脂中所含環氧基的克當量數。

  2、固化劑的用量

  (1)胺類作交聯劑時按下式計算:

  胺類用量=MG/Hn

  式中:

  M=胺分子量

  Hn=含活潑氫數目

  G=環氧值(每100克環氧樹脂中所含的環氧當量數)

  改變的範圍不多於10-20%,若用過量的胺固化時,會使樹脂變脆。若用量過少則固化不完善。

  (2)用酸酐類時按下式計算:

  酸酐用量=MG(0.6~1)/100式中:

  M=酸酐分子量

  G=環氧值(0.6~1)為實驗係數

  3、 選擇固化劑的原則:固化劑對環氧樹脂的性能影響較大,一般按下列幾點選擇。

  (1)、從性能要求上選擇:有的要求耐高溫,有的要求柔性好,有的要求耐腐蝕性好,則根據不同要求選用適當的固化劑。

  (2)、從固化方法上選擇:有的製品不能加熱,則不能選用熱固化的固化劑。

  (3)、從適用期上選擇:所謂適用期,就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的,一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。

  (4)、從安全上選擇:一般要求毒性小的為好,便於安全生產。

  (5)、從成本上選擇。

  (三)、改性劑的選擇

  改性劑的作用是為了改善環氧樹脂的鞣性、抗剪、抗彎、抗衝、提高絕緣性能等。常用改性劑有:

  (1)、聚硫橡膠:可提高衝擊強度和抗剝性能。

  (2)、聚酰胺樹脂:可改善脆性,提高粘接能力。

  (3)、聚乙烯醇叔丁醛:提高抗衝擊鞣性。

  (4)、丁腈橡膠類:提高抗衝擊鞣性。

  (5)、酚醛樹脂類:可改善耐溫及耐腐蝕性能。

  (6)、聚酯樹脂:提高抗衝擊鞣性。

  (7)、尿醛三聚氰胺樹脂:增加抗化學性能和強度。

  (8)、糠醛樹脂:改進靜彎曲性能,提高耐酸性能。

  (9)、乙烯樹脂:提高抗剝性和抗衝強度。

  (10)、異氰酸酯:降低潮氣滲透性和增加抗水性。

  (11)、矽樹脂:提高耐熱性。

  聚硫橡膠等的用量可以在50-300%之間,需加固化劑;聚酰胺樹脂、酚醛樹脂用量一般為50-100%,聚酯樹脂用量一般在20-30%,可以不再另外加固化劑,也可以少量加些固化劑促使反應快些。

  一般說來改性劑用量越多,柔性就愈大,但樹脂製品的熱變形溫度就相應下降。

  為改善樹脂的柔性,也常用增韌劑如:鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。

  (四)、填料的選擇

  填料的作用是改善製品的一些性能,並改善樹脂固化時的散熱條件,用了填料也可以減少環氧樹脂的用量,降低成本。因用途不同可選用不同的填料。其大小最好小於100目,用量視用途而定。常用填料簡介如下:

  填料名稱 作用

  石棉纖維、玻璃纖維 增加韌性、耐衝擊性

  石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、金剛砂 提高硬度

  氧化鋁、瓷粉 增加粘接力,增加機械強度

  石棉粉、矽膠粉、高溫水泥 提高耐熱性

  石棉粉、石英粉、石粉 降低收縮率

  鋁粉、銅粉、鐵粉等金屬粉末 增加導熱、導電率

  石墨粉、滑石粉、石英粉 提高抗磨性能及潤滑性能

  金剛砂及其它磨料 提高抗磨性能

  雲母粉、瓷粉、石英粉 增加絕緣性能

  各種顏料、石墨 具有色彩

  另外據資料報導適量(27-35%)P、AS、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb的氧化物添加在樹脂中能在高熱度、壓力下保持粘接性。

  (五)、稀釋劑的選擇

  其作用是降低粘度,改善樹脂的滲透性。稀釋劑可分惰性及活性二大類,用量一般不超過30%。常用稀釋劑如下:

  活性稀釋劑

  名稱 牌號 用途 備注

  二縮水甘油醚 600 ~30% 需多加計算量固化劑

  多縮水甘油醚 630 同上 同上

  環氧丙烷丁基醚 660 ~15% 同上

  環氧丙烷苯基醚 690 同上 同上

  二環氧丙烷乙基醚669 同上 同上

  三環氧丙烷丙基醚662 同上 同上

  惰性稀釋劑

  名稱 用量 備注

  二甲苯 ~15% 不需多加固化劑

  甲苯 同上 同上

  苯 同上 同上

  丙酮 同上 同上

  在加入固化劑之前,必須對所使用的樹脂、固化劑、填料、改性劑、稀釋劑等所有材料加以檢查,應符合以下幾點要求:

  (1)、不含水份:含水的材料首先要烘幹,含少量水的溶劑應盡量少用。

  (2)、純度:除水份以外的雜質含量最好在1%以下,若雜質在5-25%時雖也可使用權,但須增加配方的百分比。少量使用時用試劑級較好。

  (3)、了解各材料是否失效。

  在缺少驗收條件的廠,使用前最好按配方做個小樣試驗。

  (六)、固化的三個階段

  1. 液體-操作時間

  操作時間(也是工作時間或使用期)是固化時間的一部份,混合之後,樹脂/固化劑混合物仍然是液體和可以工作及適合應用。為了保證可靠的粘接,全部施工和定位工作應該在固化操作時間內做好。

  2.凝膠-進入固化

  混合物開始進入固化相(也稱作熟化階段),這時它開始凝膠或“突變”。這時的環氧沒有長時間的工作可能,也將失去粘性。在這個階段不能對其進行任何幹擾。它將變成硬橡膠似的軟凝膠物,你用大拇指將能壓得動它。

  因為這時混合物隻是局部固化,新使用的環氧樹脂仍然能與它化學鏈接,因此該未處理的表麵仍然可以進行粘接或反應。無論如何,接近固化的混合物這些能力在減小

  3. 固體-最終固化

  環氧混合物達到固化變成固體階段,這時能砂磨及整型。這時你用大拇指已壓不動它,在這時環氧樹脂約有90%的最終反應強度,因此可以除去固定夾件,將它放在室溫下維持若幹天使它繼續固化。

  這時新使用的環氧樹脂不能與它進行化學鏈接,因此該環氧表麵必須適當地進行預處理如打磨,才能得到好的粘接機械強度。

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