环氧树脂必须在固化剂存在的条件下,才能形成体形大分子,因此,固化剂是环氧树脂的主要辅助剂。此外环氧树脂常用的辅助剂还有稀释剂和增韧剂等。
环氧树脂的固化剂,按反应机理的不同可分为催化性和反应性两类。催化性固化剂是通过催化作用去促进环氧树脂分子自身的交联反应。其用量一般较少,而且与环氧树脂的官能团无化学定量关系,反应型固化剂直接参加固化反应,进入树脂链中成为交联网络的一部分,其用量与环氧树脂官能度有化学定量关系。
(一)胺类固化剂
胺类固化剂包括脂肪族胺类、芳香族胺类和叔胺芳基取代物(改性胺类)是环氧树脂常用的一类连在固化剂。
A.固化剂的品种:
脂肪族胺类:
脂肪族胺类固化剂主要是指脂肪族佰胺,它能在室温下固化环氧,反应时放热,放出的热量能进一步促进环氧树脂与固化反应,固化速度快,粘度低使用方便。其不足是固化后的环氧FRP耐热性不高,很多胺的适用期很短,有些胺使皮肤过敏,常用的脂肪族类固化剂见表:2-10
芳香族胺类
芳香族胺类固化剂的分子中,含有稳定的苯环结构,它与树脂发生固化反应,成为树脂网络中的一部分,因此以芳香族胺类为固化剂后的FRP制品热变形温度高、耐化学性、电性能和机械性能也比较好。(见表2-10)改性胺类近年来研究开发了一些改性胺类固化剂,克服了胺类固化剂的缺点,常用的见表2-10。
B、胺类固化剂的用量
胺类固化剂的用量,对固化物的性能影响很大,用量应适量,过多会使高分子链迅速络上,降低固化物分子量,影响其物理、机械性能,减弱其耐水性;用量过少,则树脂不能完全固化。
伯(仲)胺类固化剂用量计算:
理论上氮原子每一个活泼氢原子都可使一个环氧基团开环,因此,有下列计量关系。胺的用量(Phr)=胺当量×环氧值式中Phr——每100份环氧树脂需用固化剂的重量份数。胺当量——胺的分子量/胺中活泼氢的数目。环氧值——100g环氧树脂中所含环氧基的克当量数。由于胺的反应能力和挥发性不同,实际用量,往往高于计算用量的10%以上,因此,计算出来的数值还应通过实际来修正。叔胺的用量。叔胺类固化剂对环氧树脂起催化、固化作用,它的用量由实验确定,一般用量在5~15%。
(二)酸酐类和酸类固化剂。
1、酸酐类
酸酐是环氧树脂中应用最多的一类固化剂,它放热峰低,需要在较高的温度下长时间固化,为加速固化反应,常需加入胺类固化剂,以酸酐为固化剂的FRP制品具有优良的物理、电和化学性能,有中等或较高的热变形温度。热变形温度能超过用芳香二胺时的所得固化物的最佳变形温度。常用的酸酐类固化剂有顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐等。
2、酸类固化剂
酸类固化剂有路易士酸、无机酸和有机酸。有机酸主要用于涂料,在复合材料中很少使用,常用的是路易士酸及其络合物。
B、胺类固化剂的用量
胺类固化剂的用量,对固化物的性能影响很大,用量应适量,过多会使高分子链迅速络上,降低固化物分子量,影响其物理、机械性能,减弱其耐水性;用量过少,则树脂不能完全固化。
伯(仲)胺类固化剂用量计算:
理论上氮原子每一个活泼氢原子都可使一个环氧基团开环,因此,有下列计量关系。胺的用量(Phr)=胺当量×环氧值式中Phr——每100份环氧树脂需用固化剂的重量份数。胺当量——胺的分子量/胺中活泼氢的数目。环氧值——100g环氧树脂中所含环氧基的克当量数。由于胺的反应能力和挥发性不同,实际用量,往往高于计算用量的10%以上,因此,计算出来的数值还应通过实际来修正。叔胺的用量。叔胺类固化剂对环氧树脂起催化、固化作用,它的用量由实验确定,一般用量在5~15%。
(二)酸酐类和酸类固化剂。
1、酸酐类
酸酐是环氧树脂中应用最多的一类固化剂,它放热峰低,需要在较高的温度下长时间固化,为加速固化反应,常需加入胺类固化剂,以酸酐为固化剂的FRP制品具有优良的物理、电和化学性能,有中等或较高的热变形温度。热变形温度能超过用芳香二胺时的所得固化物的最佳变形温度。常用的酸酐类固化剂有顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐等。
2、酸类固化剂
酸类固化剂有路易士酸、无机酸和有机酸。有机酸主要用于涂料,在复合材料中很少使用,常用的是路易士酸及其络合物。