1、環(huán)氧樹脂固化劑固化條件及配方(一) 表1-1 多胺固化劑的性質(zhì) 類別名稱略稱密度/gml-1室溫狀態(tài)黏度/Pas熔點(diǎn)/脂肪胺二乙烯三胺DETA0.954液態(tài)0.005-三乙烯四胺TETA0.98液態(tài)0.019-四乙烯五胺TEPA1.00液態(tài)0.001-二乙氨基丙胺DEPA-液態(tài)-乙二胺EDA-液態(tài)-聚酰胺-多胺-基于胺值不同，可由半固態(tài)至液態(tài)半固態(tài)(胺值90)液態(tài)1.02.5（胺值600）-脂環(huán)族孟烷二胺MDA-液態(tài)0.019-異佛爾酮二胺IPDA0.924液態(tài)0.018-N-氨乙基哌嗪N-AEP-液態(tài)-3,9-雙(3-胺丙基)-2,4,8,10-四氧雜螺十一烷加合物ATU加合物-液態(tài)-脂肪族

2、雙(4-胺基-3-甲基環(huán)己基)甲烷-0.945液態(tài)因加合物種類而異-雙(4-胺基環(huán)己基)甲烷-0.95固態(tài)0.0640芳香族間苯二甲胺m-XDA1.05結(jié)晶體液體-二氨基二苯基甲烷DDM1.05固體-89二氨基二苯基砜DDS1.33固體-175間苯二胺m-PDA0.95固體-62其他雙氰胺DICY-固體-207210己二酸二酰肼AADH-固體-180表1-2 BA樹脂與多胺固化劑的固化條件、性能及應(yīng)用類別名稱胺當(dāng)量(固化劑)(%) 適用期標(biāo)準(zhǔn)固化條件HDT/特點(diǎn)用途優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)粘層澆涂接壓鑄料脂肪胺DETA20.6510820min常溫4天+10030min90125低黏度、室溫速固適用期短、白化

3、現(xiàn)象TETA24.461292030min常溫4天+10030min98124各種機(jī)械性能均衡毒性(分子質(zhì)量愈小毒性愈大)TEPA27.1714122040min常溫7天+10030min115室溫固化、長的適用期低溫性能、電性能耐熱性低，耐藥品性毒性DEPA65粘接8澆注4層壓614h654h+1151h85-聚酰胺-多胺-90600-0.54h因胺值而不同常溫7天+602h55113配比范圍寬，機(jī)械性能均衡，粘接性、耐水性耐熱性，耐藥品性脂環(huán)胺MDA42.5226h802h+13030min148158低黏度、耐熱性、耐穩(wěn)定性因吸收CO2而發(fā)泡IPDA41241h804h+1501h-與M

4、DA同與MDA同在室溫下只固化至B-階段與DE-TA、TETA同N-AEP4320222030min常溫3天+20030min110120與DETA、TETA同沖擊性與MDA同在室溫下只固化至B-階段與DE-TA、TETA同ATU加合物45133-12h常溫7天+602h5581適用長期、速固，配比寬，可撓性、粘接性、透明無色固化物耐熱性-60-3h802h+1502h155160耐熱性、高溫機(jī)械性，高溫電性能-53-603h+1502h150耐熱性、高溫機(jī)械性，高溫電性能-芳香胺m-XDA34.1161820min常溫7天+601h130150常溫固化，使用期長、耐熱性因吸收CO2而發(fā)泡DD

5、M49.625308h802h+1504h150耐熱性、電性能、耐藥品性混合操作，固化物著色m-PDA3414166h802h+1504h150類似DDM類似DDMDDS62.13035約1年1102h+2004h180190適用期長，耐熱性混合操作，混合物高黏其他DICY20.9-612月1601h+18020min125潛伏性，半固化物貯存穩(wěn)定混合操作，高溫固化AADH-潛伏性，可撓性混合操作 方括號中為標(biāo)準(zhǔn)用量 室溫，樣品量100g =良好 =差 表1-3 不同類型固化劑-環(huán)氧樹脂固化物性能比較固化劑(固化劑)(%)凝膠時(shí)間/min固化周期熱變形溫度/抗壓強(qiáng)度/MPa抗壓模量/GPa壓縮

6、形變(%)DETA123025凝膠+1002h122115.353.57-薄荷烷二胺(或MDA)224801002h+2003h151133.862.688.0N-AEP20203025凝膠+1502h11094.131.9210.5聚酰胺樹脂10018025凝膠+1203h5849.431.4113.0固化劑抗拉強(qiáng)度/MPa抗拉模量/GPa斷裂伸長率/%介電強(qiáng)度/kVmm-1介電常數(shù)23,60Hztan耐化學(xué)性,質(zhì)量增量(%)60Hz103Hz沸丙酮3h沸水24hDETA74.832.816.318.324.10.0150.0200.630.51薄荷烷二胺(或MDA)61.783.022.9

7、18.125.30.0050.0181.701.51N-AEP65.902.758.815.763.00.0180.025破壞2.80聚酰胺樹脂37.761.689.02.763.20.0350.033破壞3.60 所用原料樹脂：環(huán)氧當(dāng)量=180195的雙酚A型環(huán)氧樹脂；凝膠時(shí)間在23用藥1.1L舞料測定。表1-4 二乙烯三胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對固化物的硬度及耐化學(xué)腐蝕性能的影響(二乙烯三胺)不同溫度下的巴科爾硬度沸水中3h沸丙酮中3h后256080100120巴科爾硬度增重(%)巴科爾硬度增重(%)6330-250.8207.44734180-270.7003.6683526120-310.4812

8、1.66938251610310.45250.8010372618100320.44310.5211382621100330.49350.541236272280310.46350.201334271650300.48350.26 所用樹脂為環(huán)氧當(dāng)量為190的雙酚A型環(huán)氧樹脂，室溫凝膠后在110固化4h。理論計(jì)算二乙烯三胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)=10.8%。 表1-5 分別用三乙烯四胺、低分子聚酰胺樹脂固化東都化成YD型環(huán)氧樹脂的性能對比樹脂型號(三乙烯四胺)/%(低分子聚酰胺)/%使用期/min抗彎強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa粘結(jié)力/MPa硬度(洛氏)熱變形溫度/沖擊韌性/(kJm-2)M

9、級P級YD-11510-5061.7835.30100.030.61-37461.6-5013040.2137.2750.997.5572-392.3YD-12710-5044.1322.56109.343.92-60541.1-5013056.8836.2862.966.0877-422.0YD-12810-546.1924.52113.764.12-61551.2-5013076.4939.2362.376.3780-432.1 固化測試條件：100g樹脂配料，20固化7d后測定強(qiáng)度。熱變形溫度為負(fù)荷2.5kg 14d后測定，低分子聚酰胺胺值為350。表1-6 在24下環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基殘留

10、量固化時(shí)間/h環(huán)氧基殘留量/(%)固化時(shí)間/h環(huán)氧基殘留量/(%)0100.09541.7292.512441.226.545.512540.83143.9-表1-7 固化溫度與剪切強(qiáng)度的關(guān)系固化溫度/固化時(shí)間/h抗剪強(qiáng)度/MPa固化溫度/固化時(shí)間/h抗剪強(qiáng)度/MPa202560.012.3950.540.0-360.020.01450.542.0表1-8 芳胺的影響芳胺名稱芳胺用量(m)/g熱變形溫度/無080間苯二胺3.81044,4-二氨基二苯甲烷6.593表1-9 KH-514膠粘劑的耐老化性能老化項(xiàng)目室溫抗剪強(qiáng)度/MPa60抗剪強(qiáng)度/MPa不均勻扯離強(qiáng)度/kNm-1老化前25.020

11、.05360，30天25.225.4-60，相對濕度98%，30天26.722.0-廣州地區(qū)，3年大氣老化23.416.331海水，30天22.422.2-煤油，135天22.621.6-丙酮，135天19.617.4-酒精，135天17.217.6-表1-10 低分子聚酰胺固化物性能固化劑熱變形溫度/抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎模量/GPa抗拉強(qiáng)度/MPa斷裂伸長率/%沖擊韌度/(kJm-2)巴氏強(qiáng)度V-11545771.6428-5060V-1257085911051.82.2568-6575V-140110115982.256-1.12.76971V-115：n(二聚酸)：n(DTA)=2：3；

12、胺值238V-125：m(二聚酸)：n(DTA)=1：2；胺值345V-140：m(二聚酸)：n(DTA)=1：2；胺值375表1-11 脂環(huán)族多元胺的固化物性能固化劑(%)熱變形溫度/抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎模量/GPa抗拉強(qiáng)度/MPa斷裂伸長率(%)沖擊韌度/kJm-2硬度(洛氏M)介質(zhì)常數(shù)50Hz,23功率因數(shù)50Hz,23體積電阻率/cmC-260331301501072.6477-4.00.00521016MDA622148158109123-642.91.62.2105-IPDA241491254.30733.6-3.80.00211016HM30150100-50-1083.1-11

13、016N-AEP20100120100-648.85.46.595105-m-XDA16181301501243.07756.7-4.00.00521016表1-12 芳香胺二胺的固化物性能固化劑(%)熱變形溫度/抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎模量/GPa抗壓強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa斷裂伸長率(%)沖擊韌度/kJm-2硬度(洛氏M)介質(zhì)常數(shù)50Hz,23功率因數(shù)50Hz,23體積電阻率/cmm-PD274563.01.11.61083.30.007-DDM27301551232.774574.41.62.71064.40.00411015DDS35401751263.0-6

14、03.3-110-m(PDA):m(DDM)=6:4201501153.174564.82.71051104.50.00611016m(DDM)m(IPDA)=4:625155116-3.40.012-表1-13 芳香胺固化環(huán)氧樹脂的耐化學(xué)腐蝕性能化學(xué)藥品用間苯二胺固化用二氨基二苯基砜固化試樣外觀變化抗彎強(qiáng)度/MPa試樣外觀變化抗彎強(qiáng)度/MPa初始180天后初始180天后25%HCl(54浸泡)稍綠135.92111.89稍有發(fā)黑122.8862.4725%CH3COOH無變化135.92126.34無變化122.88105.03100%三氯乙烯無變化135.92105.03無變化122.88

15、91.996%NaOCl嚴(yán)重粉化135.92135.23嚴(yán)重粉化122.88127.38蒸餾水無變化135.92127.68無變化122.88127.0050%NaOH(82浸泡)表面稍發(fā)暗135.92143.47稍發(fā)暗122.88118.7625%H2SO4表面稍發(fā)暗135.92102.97邊緣稍有發(fā)黑122.88111.8925%HCl表面發(fā)黑135.92107.09相當(dāng)?shù)陌l(fā)黑122.8858.3540%甲醛邊緣稍有溶脹135.9298.85邊緣稍有溶脹122.88108.4625%锘酸鋁稍有粉化135.92125.62表面稍有痕跡122.88107.7828.5%硫酸鋁稍有發(fā)黑135.9

16、2129.74無變化122.88118.07表1-14 ?；翌惔龠M(jìn)劑固化性能促進(jìn)劑固化時(shí)間/min抗剪強(qiáng)度/MPa促進(jìn)劑固化時(shí)間/min抗剪強(qiáng)度/MPa乙酰胍1031.8乙酰胍1016.12038.52031.14040.64040.1表1-15 酰肼的熔點(diǎn)、使用期及固化物差熱分析酰肼固化劑熔點(diǎn)/使用期/天差熱分析起始溫度/放熱峰/琥珀酸酰肼(SuADH)163120161165己二酸酰肼(AADH)180120161167間苯二酸酰肼(IPADH)212120150154160對一羥基安息香酸酰肼(POBH)248120153161水楊酸酰肼(SaAH)151152496130苯基氨基酸酰

17、肼(PAPAH)93952115150DICY207208300178182表1-16 有機(jī)酸酰肼固化環(huán)氧樹脂鐵-鐵粘接的剪切強(qiáng)度固化劑固化條件1500.5h1501h1502h1700.5hSuADH16.5-14.4AADH凝膠25.0-IPADH凝膠20.0-POBH凝膠23.5-PAPAH凝膠27.5-DICY液態(tài)液態(tài)16.422.6表1-17 國產(chǎn)的某些改性胺固化劑的質(zhì)量指標(biāo)商品牌號色澤胺值/(mgKOHg-1)黏度(40)/(Pas)TY-200182155100800TY-203142002020100TY-300183151520100TY-305117350200.210TY

18、-650152002010100TY-65115400200.210TY-60016650200.1TG-01110100n(丙烯腈):n(DTA)=2:1-5058860950630770-1.522.127896表1-21 胺加合物(由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷制)的固化物性能固化劑使用期/min(50g料,25)熱變形溫度/抗壓強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎模量/GPaN,N-雙(羥乙基)DTA()2458316841023.5N,N-雙(羥丙基)DTA()2968291951163.7N,N-雙(羥乙基)TTA()2876291911092.8N-(羥乙基)DTA()1996

19、288105982.9m():m()=85:15-923021051093.0m():m():m(雙酚A)=85:15:15-842461031193.3N-(羥丙基)DTA27942571051093.0N-(3-苯氧基,2-羥丙基)DTA5790246981233.2N-(2-苯基,2-羥乙基)DTA1893274105883.7N-(羥丙基)m-PAD2501163161341554.0表1-22 典型的酸酐固化劑的性質(zhì)類別名稱略稱狀態(tài)黏度/Pas熔點(diǎn)/單官能團(tuán)型鄰苯二甲酸酐PA粉末-128四氫鄰苯二甲酸酐THPA固體-100六氫鄰苯二甲酸酐HHPA固體-34甲基四氫鄰二甲酸酐Me TH

20、PA液體0.0350.06-甲基六氫鄰苯二甲酸酐Me HHPA液體0.050.08-甲基納迪克酸酐MNA液體0.138-十二烯基琥珀酸酐DDSA液體0.5-氯菌酸酐HET粉末-235239兩官能團(tuán)型均苯四甲酸酐PMDA粉末-286苯酮四酸二酐BTDA粉末-227乙二醇雙偏苯三酸酐TMFG固體-7080(軟化點(diǎn))甲基環(huán)已烯基四酸二酐MCTC粉末-167游離酸酸酐偏苯三甲酸酐TMA粉末-168聚壬二酸酐PAPA固體0.2(100)-表1-23 與BA樹脂配合的酸酐固化劑的固化條件、特性和用途類別名稱酸酐當(dāng)量適用期標(biāo)準(zhǔn)固化條件HDT/特點(diǎn)用途優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)成層澆浸涂型壓鑄漬料單官能團(tuán)酸酐PA15814h(

21、100)1506h100152價(jià)廉，放熱低，耐藥品性優(yōu)良(堿除外)升華，混合工藝性劣THPA152-除不升華外與PA近似著色，混合工藝性劣與其他酸酐混合HHPA15.424h(加促進(jìn)劑/250)852h+1501224h110130低粘度，適用期長，優(yōu)良耐電痕跡性，耐侯性吸濕性MeTHPA16634min(加促進(jìn)劑/100)1002h+1505h121123低粘度，優(yōu)良的工藝性價(jià)格貴一些MeHHPA16835min(加促進(jìn)劑/100)1002h+1505h136色穩(wěn)定，優(yōu)良的電痕跡性，耐侯性價(jià)格貴一些MNA17856天(加促進(jìn)劑/25)852h+1501224h150175優(yōu)良的工藝性，低收縮

22、，耐熱耐堿差DDSA26610天(加促進(jìn)劑/25)852h+1501224h6070優(yōu)良工藝性，電性能、韌性耐藥品性差HET38830min(120)1001h+2001h+2002h145190耐熱性、阻燃性，優(yōu)良的電性能操作工藝性差兩官能團(tuán)酸酐PMDA109-250耐熱、耐藥品性工藝性差，脆性BTDA161-20024h280耐熱，耐藥品性耐高溫老化性溶解性不良(與單官能酸酐共用)TMEG205-194耐熱性，耐藥品性價(jià)貴MCTC132-280工藝性好，耐熱價(jià)貴游離酸酸酐TMA192-210速固化，電性能，耐熱性耐藥品性工藝性差PAAP174-1401h+15020h(加促進(jìn)劑)39-耐熱

23、性差表1-24 配方與固化物性能m(E-44)/m(70酸酐)/m(N,N-二甲基芐胺)抗拉強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa抗剪強(qiáng)度/MPa馬丁耐熱/體積電阻率/cm表面電阻/介電損耗角正切介電常數(shù)(106Hz)介電強(qiáng)度/kVmm-1100/56/0.567.5104.0133.016.518.5961009.51062.41072.910-22.923.0表1-25 商品甲基四氫苯酐的性能比較牌號外觀色澤(加德納法)相對體積質(zhì)量(25)黏度(25)/mPas凝固點(diǎn)/中合當(dāng)量分子質(zhì)量HN-2200淺黃色透明液體11.20655-1583166QH-200淺黃色透明液體11.200.

24、053540-158185166表1-26 商品甲基六氫苯酐的性能比較牌號外觀色澤(APHA)相對體積質(zhì)量(25)黏度(25)/mPas凝固點(diǎn)/碘值中和當(dāng)量分子質(zhì)量HN-5500無色透明液體201.165658-1528485168MH-700無色透明液體501.175070-152-168B-650無色透明液體-1.1765-15220抗壓強(qiáng)度/MPa(ASTM D790-597)109.695.273.1沖擊韌性/(kJ/m2)1.982.082.06硬度(Bock well)(ASTM 785-60VR )M113M118M116.5硬度(Barcol)(S Scale)768181耐藥

25、品性能(室溫浸泡24/h),質(zhì)量增量(%)丙酮0.140.070.00二甲苯0.090.060.035%NaOH0.190.240.225%醋酸0.330.280.26表1-32 TMA與B-570固化物性能對比配方和性能Epon828100100TMA33-B-570-86CE-7EL25可使用時(shí)間(2023)78min5d固化時(shí)間/min15030302004040HDT/198152抗彎強(qiáng)度/MPa136132抗彎模量/MPa31203230吸水率/%(100/5h)0.020.51DMP-30/脂肪族叔胺化合，混合物的弱堿酸鹽。系清野實(shí)驗(yàn)室合成的促進(jìn)劑。125128的可使用時(shí)間。表1-

26、33 脂肪聚酐固化環(huán)氧樹脂的性能配合比及固化物特性指標(biāo)PADAPAPAPSPA配合比雙酚A環(huán)氧樹脂當(dāng)量(185195)用量/g100100100固化劑用量/g656565二甲胺甲基苯酚用量/g111凝膠時(shí)間(140)/min365424固化條件：140/1h+150/20h固化物的特性熱變形溫度/563934抗拉強(qiáng)度/MPa41.1935.3032.36抗拉模量/MPa858.08837.49288.32斷裂伸長率(%)6.54.9116.6邵氏硬度，D807560介質(zhì)損耗角正切(加電壓為590V/mm)250.020.0320.0121710.2640.2240.168介電強(qiáng)度/(kVmm-

27、1)10.310.511.7表1-34 幾種液態(tài)固化劑固化環(huán)氧樹脂的產(chǎn)物性能固化物特性SB-20AHST-2P-AHDDSAMe HHPA熱變形溫度/104590160抗拉強(qiáng)度/MPa1.0812.5555.9078.45抗拉模量/MPa4.90511.91703.141363.12斷裂伸長率(%)33384.57.6布氏硬度0377284體積電阻率/cm41013710154101641016介電常數(shù)(1MHz)3.052.672.342.33tan(1MHz)0.0720.0200.0120.0186吸水率(煮沸1h)(%)0.470.420.270.11吸水率(20/24h)(%)0.1

28、00.070.100.07表1-35 不同環(huán)氧樹脂固化物耐冷熱沖擊性能的比較循環(huán)條件循環(huán)次數(shù)SB-20AHST-2PAHPAPAPSPADDSAMe HHPA150室溫1555550室溫-25255552-355552-455552-100-25555550-65555-75555-125-2585555-95555-105555-12575115555-125445-135135-150-75145125-155015-165-05- 試片埋在彈性墊片上，在各種溫度保持30min。所士數(shù)值為不發(fā)生開裂的試片數(shù)。表1-36 用MA-PMDA、PA-PMDA固化環(huán)氧樹脂的性能配方及性能指標(biāo)123

29、4配方環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量216)用量g100100100100PMDA用量/g21172014MA用量/g1923-PA用量/g-2820有關(guān)性能指標(biāo)90使用期/min10562090抗拉強(qiáng)度/MPa26.2825.2030.8941.19抗壓強(qiáng)度/MPa285.57315.77295.18-抗彎強(qiáng)度/MPa常溫75.5175.0289.2489.2415031.5835.0125.11-20026.7726.09-洛氏硬度(M)109109-119熱變形溫度/290255207150線脹系數(shù)/(1/k)5.210-55.3710-54.510-52.4610-5tan(60Hz)0.0129

30、0.007060.0078-(60Hz)4.063.733.75-體積電阻系數(shù)/cm1.5910158.110151.2710161.81014表面電阻/5.6610155.6610152.51101521012依氏沖擊韌度/kJm-20.300.340.300.25tan(103Hz)1500.00520.0053-2000.00570.0083-(103Hz)1503.863.86-2003.883.88-表1-37 各種HET/酸酐混合物的液化溫度()酸酐80/2064/4040/6020/80HHPA11411574751515DDSA10510666671010MNA11511689

31、901510PA-108-MA-86-表1-38 酸酐的典型共熔物混合酸酐質(zhì)量分?jǐn)?shù)比共熔溫度/混合酸酐質(zhì)量分?jǐn)?shù)比共熔溫度/MA/HHPA50/50-40MA/HHPA65/35-20MA/HHPA80/20-30PA/HHPA15/8523MA/HHPA20/8015DDSA/THPA80/2020MA/DDSA20/80-10DDSA/THPA90/10-20MA/DDSA30/70-30DDSA/THPA50/5010MA/DDSA60/40-30DDSA/THPA70/30-20表1-39 日本商品化的聚硫醇固化劑制造廠商品名稱官能基數(shù)/個(gè)黏度(25)/(mPas)SH當(dāng)量/gmol-1油化殼牌環(huán)氧Capcuve3-80031500280Capcuve wk-62.2250174Epomate QX-1121300235Epomate QX-404500133旭電化工業(yè)EH-3164500131137EH-317-3001000137149表1-40 有代表性的叔胺的性質(zhì)類別名稱簡稱脂肪族直鏈二胺-直鏈雙胺-四甲基胍TMG特烷基單胺-三乙醇胺TEA脂環(huán)族哌啶-N,N-二甲基哌嗪-三乙撐二胺-雜環(huán)族吡啶Pry甲基吡啶MPry1.8-二氮雙環(huán)(5,4,0)十一烯-7DBU芳香族芐基二甲胺BD