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  • 环氧树脂增韧技术
  • 作者:?静宜高分子发布日期:2017-05-10
  当环氧树脂未经过增韧或增塑改性而制成的产品,因为其本性呈脆性较大,伸长率较低的特点,不管做粘接,涂装还是结构复合,都会产生裂纹,即使在未加外力冲击,其本身的应力变化也会使裂纹扩展导致接触面,甚至胶体料内层开裂,抗疲劳性能降低,承载强度急剧减弱。
  为改变环氧树脂制品的这一致命缺陷,从环氧树脂制品发明并投入应用的同时,人们就开始研究改变其缺点的方法,通常,都采用增韧或增塑的方法改善环氧树脂制品的脆性。
  改变环氧脆性缺陷的方法目前主要有以下几种:增韧、增塑、增柔。改变制造方法,一般是添加增韧剂,增塑剂,增柔剂或者纳米超细和晶须类的无机物,现在也有添加这种结构的合成有机化学制品的,现在也有通过接枝反应进行增韧的工艺。
  增韧、增塑、增柔固体结构物改型因工艺、材料应用不同,其结构也大不相同,效果也很不相同,其中:
  增韧工艺的特色是:既能增加韧性,又基本不损害环氧制品基本性能。增塑工艺虽然也能降低脆性,但环氧制品刚性硬度、强度及耐热性随着塑性效果的增加会大幅度降低,而且,因为增塑剂其不能在环氧制品中与固化剂反应,始终以海岛式结构游离在环氧和环氧制品中,不光是在未固化的环氧中产生游离和团聚,甚至在固化后的成品中,由于应力变化而产生团聚和游离,使制品的应力分布极不均匀产生波浪纹,表面硬度不一至,平面不平等,甚至产生凹坑,强度大幅度下降,耐热、刚度性能减弱。
  有一部份线型的高分子聚合物含有某些活性基团,能参与环氧制品的固化,如一些热塑性弹性体、热塑性合成树脂,合成橡胶,在固化后能较稳定的结合在环氧制品的结构中,提高环氧制品的柔韧度,抗冲击性能,但制品的热变形温度和刚硬度都会下降,这些材料一般称为增柔剂,增柔剂的表观现象与温度的敏感性很强,因为增韧和增柔虽然机理和效果不同,但有时候能满足环氧制品在一般制作上的要求,所以,很多制作工艺上会把增韧、增柔归在一起混称,甚至配合在一起用。
  还有一些特殊结构的无机微粉或晶须状物,甚至有机固体合成材料微粉,也能添加到环氧树脂起增韧作用,同时还能起一定的增强抗压裂效果,有时还能相应提高耐热性能。
  经过多年的实践和技术的改进,不断的考量和对比,现在的抗裂降脆都采用增韧的方法,增塑工艺已很少应用。
  增韧、增柔工艺现在用得最多的还是冷拼添加法、材料以端羧基液体丁腈橡胶、端羟基液体丁腈橡胶、端羧基聚丁二烯、端羟基丁腈橡胶为多,或者采用具有增韧效果的、柔性结构的环氧活性稀释剂,如聚乙二醇缩水甘油醚,聚丁二烯缩水甘油醚等,这些材料使用方便,局部应用效果较好,但都有一个共同缺点,就是分布不均匀,在分散和反应过程中都有团聚现象发生,还有一个因结构而造成的致命缺陷,就是硬度和耐温性都会因添加量多少而相应降低。
  目前在增韧工艺和材料上较为先进的就是采用多功能材料,复合配制具有反应聚合性能的核壳结构环氧超细橡胶增韧剂,这种增韧剂具有复杂的层间核壳结构,核心为不同性能的超微细橡胶粒子,层间包裹着增柔的丙烯酸脂,外层通过反应复合上环氧树脂。当环氧树脂加固化剂聚合交联时,均匀分散在树脂主料中的增韧剂的环氧树脂外壳就在网络结构中聚合,固定在环氧制品的三维结构中,再不迁移,永不聚集。
  这类核壳结构的增韧原理是:
  核心是回弹压缩率极好的丁腈聚丁二烯类超细橡胶粒子,具有良好的压缩回弹率,中间层加上丙烯酸脂类的应力吸收层,能很好的缓冲吸收多个方向,各种因素冲击来的内外应力,外壳是包裹均匀,与固化剂交联效果很好的环氧树脂,能均匀分散,滴入环氧胶主料,由于经过特殊处理,在储存过程和应用操作中,一般都不会漂移,团聚,分离。因为其分散在环氧制品内部抵抗应力破坏由每个细微的结构单独完成,再多元复加,所以其本不影响环氧制品的硬度、强度和耐热性,使环氧消除脆性,粘结强度,抗压、抗冲击力效果大幅度提升,所以现代高端环氧结构、粘结、涂装和复合材料制造工艺中被广泛应用。