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环氧树脂的未来发展与合成新的固化剂

文章作者:51abj.com 人气: 发表时间:2018-12-15

环氧树脂是分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类高分子化合物。它的未来应该会广泛应用于各行各业,并且对于它的固化剂方面将会越来越多新的产品出现。

一、环氧树脂的未来发展
自20世纪40年代以来,逐渐发展成为一类包含有许多类型的热固性树脂,如缩水甘油醚、缩水甘油胺、缩水甘油酯以及脂肪脂环族环氧树脂等。环氧树脂由于具有优良的工艺性能、机械性能和物理性能,价格低,作为涂料、胶粘剂、复合材料树脂基体、电子封装材料等广泛应用于机械、电子、电器、航空、航天、化工、交通运输、建筑等领域。

然而,通用环氧树脂,如双酚A环氧树脂及其改性树脂使用普通固化剂固化后,树脂交联密度高、内应力大,以及网络结构中含有许多易吸水的羟基,存在吸湿大、尺寸稳定性和介电性能差、韧性低和湿热稳定性差等缺点,不能满足近年来对环氧树脂的使用特性,如耐热性、吸湿性、介电性能、冲击韧性和固化性能等提出的更高要求,因此,环氧树脂改性和不同结构的新型环氧树脂得到快速发展,利用新型环氧树脂固化剂也成为环氧树脂高性能化的另一途径。

环氧树脂未来发展

二、合成新的固化剂介绍

在高性能环氧树脂中常用的固化剂是二氨基二苯砜(DDS),环氧/DDS体系的耐热性(Tg)高,但吸湿量大,耐湿热性差,且密度高,导致该体系脆性大。为了改善环氧树脂基体的湿热性能和韧性,发展了下列多种聚醚二胺型固化剂,包括二氨基二苯醚二苯砜(BDAS)、二氨基二苯醚二苯醚(BDAO)、二氨基二苯醚双酚A(BDAP)、二氨基二苯醚-6F-双酚A。


聚醚二胺固化TGDDM的性能

固化剂 吸水率(%) 干态Tg/℃ 湿态Tg/℃ △Tg/℃
DDS 3.3 220 151 69
BDAS 2.3 211 158 53
BDAO 1.7 202 163 39
BDAP 1.5 204 164 40
BDAF 1.3 200 170 30
 

由上表可以看出,与DDS相比其他二胺因两端胺基间的距离较长,造成吸水点氨基的减少,因而吸水率降低,并具有优良的耐冲击性。虽然固化剂上柔性的醚键较多,而使干燥时耐热性有所降低。但因芳香环多而使耐热性降低不多。另外,因吸水性小,因吸水造成耐热性降低也小。

以Shell公司开发的不含醚键的固化剂Epon HPT1061和1062为固化剂(基本式如下),由于含有大量的碳氢键,吸湿率也较DDS有大幅降低。

在Epon HPT107l和l072树脂中配合l061和1062固化剂,其干态耐热性(Tg)虽然比DDS降低了约10℃,为250~241℃,但吸水率进一步降低,为1.6%~1.4%。不仅保持了吸水时的弹性模量,其他物性还进一步得到改善。

此外,3M公司开发了以芴为骨架的各种二胺类化合物,用作环氧树脂的耐热、耐湿性固化剂,在得到极好的高温性能同时,吸水率也非常小。

由上述固化剂固化的双酚A型环氧(DGEBA)和芴型环氧(DGEBF)在相对湿度100%、温度95℃的条件下,平衡吸水率仅为1.4%~2.2%。这显示芴基是一个非常憎水性的结构。随分子链延长,吸水率明显降低。

 

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