一、引言
环氧树脂以其优异的机械性能、化学稳定性、电气绝缘性和粘结性能等特点,在众多领域得到了广泛应用,如电子电器、航空航天、汽车、建筑等。然而,环氧树脂的固化反应速度慢,固化温度高,为了改善这些性能,通常需要加入环氧促进剂。环氧促进剂能够加速环氧树脂与固化剂之间的固化反应,从而提高生产效率、降低成本,并且还可能赋予固化产物更好的综合性能。以下将详细介绍环氧促进剂的常见分类及其优缺点。
二、环氧促进剂的分类
叔胺类促进剂是一类常用的环氧促进剂,其特点是分子中含有叔胺基团。常见的叔胺类促进剂有三乙胺、DMP - 30等。
优点:
促进效果显著。叔胺类促进剂能够有效地降低环氧树脂与固化剂的反应活化能,使固化反应在较低温度下快速进行,大大缩短固化时间。
适用范围广。可与多种类型的环氧树脂和固化剂配合使用,尤其在脂肪胺类固化体系中表现突出。
相对容易获取和使用,成本也较为合理。
缺点:
有些叔胺类促进剂具有一定的挥发性和刺激性气味,在使用过程中可能会对操作人员的健康产生一定影响。
部分叔胺类促进剂可能会影响固化产物的性能,如使固化产物的脆性增加。
改性胺类通常是一种复合型环氧促进剂,其特点是针对特定的某几类胺类固化体系,如RA-6。
优点:
促进效果显著。改性胺类促进剂在环氧活性较低的配方中能大幅提升环氧树脂的反应速度,对比常见的叔胺类促进剂(K54/DMP-30),有良好的耐黄变性。
低气味,环保。
与抗氧剂、紫外线吸收剂等耐黄变剂相容性好。
缺点:
适用范围窄。与低胺值的固化剂配合使用效果显著,尤其在脂肪胺类固化体系中表现突出。
容易结晶。
价格相对较高,一定程度上增加了生产成本。
咪唑类促进剂具有较高的催化活性,常见的有咪唑、2 - 甲基咪唑等。
优点:
具有优异的促进性能。咪唑类促进剂能使环氧树脂在中温下快速固化,固化速度较快,可满足一些对生产效率要求较高的应用场景。
固化产物性能好。能够提高固化产物的热稳定性、机械性能等,适用于对固化产物性能要求较高的场合。
稳定性较好。在不同的储存条件下,咪唑类促进剂相对比较稳定。
缺点:
部分咪唑类促进剂为高熔点的结晶物,在与液态环氧树脂混合时可能会遇到操作上的困难。
价格相对较高,一定程度上增加了生产成本。
环烷酸金属盐类促进剂如环烷酸锌、环烷酸钴等。
优点:
含有环烷酸金属盐类促进剂的环氧体系具有较好的操作性能,适用期相对较长。
能有效改善固化产物的柔韧性和耐水性,使固化产物在这方面性能更加突出。
与其他添加剂有较好的配伍性。
缺点:
促时速度相对较慢,尤其是在高温下,其效果可能不如咪唑等促进剂好。
长期储存时,可能会因水解等作用而影响其促进效果。
取代脲类促进剂在环氧树脂固化中也有广泛应用。
优点:
异氰酸酯基的引入使促进剂与环氧树脂的反应活性更高。
能改善体系的储存期,使体系在储存过程中不易固化变质。
缺点:
通常需要与其他促进剂配合使用,效果会更好。
常温下活性相对弱些,需加温使用才会体现更好促时效果。
四、结论
环氧促进剂的分类繁多,不同类型的促进剂具有各自的特点。叔胺类促进剂成本低、活性好但稳定性和储存性存在挑战;改性胺类促进剂高效耐黄变性好但容易结晶;取代脲类促进剂在降低固化温度和改善耐水性方面表现突出但促进效率相对低;咪唑类促进剂高效且综合性能好但有脆性和成本高的问题;金属络合物类促进剂多功能但存在潜在毒性和稳定性风险。在实际应用中,需要根据环氧树脂的具体类型、固化工艺要求、产品的性能需求以及成本等因素综合考虑,选择合适的环氧促进剂,以达到最佳的固化效果和产品综合性能。