本文研究了一種次中溫環氧樹脂固化劑(8104)的工藝性及其固化物的性能。試驗結果表明：8104固化劑可在50-80℃下固化環氧樹脂；與環氧樹脂的混合物在室溫下的適用期大于10小時；固化物具有極好的韌性、良好的耐濕熱性能和力學性能。因此，8104可用于大面積和大體積的環氧樹脂固化施工，也可作為模具樹脂、涂料及結構材料的固化劑。

    關鍵詞：環氧樹脂 固化劑 次中溫固化

1、前言
   環氧樹脂具有粘接性能好、固化收縮率低、工藝性和力學性能好等優點^[1]，因此在電子、涂料、建材、航空航天等領域得到了廣泛的應用。環氧樹脂應用的工藝性及固化產物的性能在很大程度上決定于所使用的固化體系，因此選擇合適的固化劑是環氧樹脂研究和應用的關鍵。
    按固化溫度不同，環氧樹脂固化劑可分為高溫、中溫和室溫。中溫(120℃)和高溫(180℃)固化的環氧一般具有較好的物理機械性能。但由于固化溫度高，給加熱設備提出了較高的要求，在許多應用情況下，如在戶外或大型物體和結構上應用，對樹脂體系的加熱是難以實現的，因此中溫和高溫固化劑在這些場合有一定的局限性。室溫固化劑通常為胺類或其改性物，一般不須加熱就可固化，但大部分室溫固化劑適用期較短(通常小于2小時)^[2]，為了避免配合后的樹脂暴聚，通常樹脂和固化劑的一次配合量不能太大，因此很難用于大規模使用和大體積施工。隨著環氧樹脂應用范圍的不斷擴大，對固化劑也提出了許多新的要求，其中大配合量、長使用期、中低溫固化就是重要的要求。8104是一種介于室溫和中溫的固化劑，在室溫下具有很長的適用期，在50-80℃下能快速固化環氧樹脂，在室溫下經較長時間也可使環氧達到較好的固化。本文研究了8104固化劑固化環氧樹脂的工藝性及其固化物的性能，為這種新型固化劑的應用提供了依據。

2、實驗
2．1實驗材料
    環氧樹脂：850S(相當于E-51)，電工級，大日本油墨化學株式會社；多官能環氧樹脂，ARG-90，工業級，上海合成樹脂研究所；8104固化劑為自制，為改性胺類固化劑，8104性能見表1。

表1 8104固化劑的基本性能

外觀	淺黃色透明液體
室溫粘度	60mPa?s
混合比例	E-51：8104＝100：15
固化條件	50℃／8小時，或70℃／3小時，或80℃／2小時

2．2實驗方法
     采用旋轉粘度計NDJ-5S測定樹脂的粘度；采用動態力學性能分析(DMA)法測定固化物的玻璃化轉變溫度，測試頻率為1Hz；樹脂澆鑄體的拉伸性能按GB2568-81在MTS材料試驗機上進行。

3、結果與討論

3．1工藝性能
   將850S和8104按100：15的比例混合，測定在28℃時200克混合物的粘度變化如圖1。由圖1可以看出，固化劑和環氧樹脂混合的初始粘度為5Pa?s。靜置半小時后，體系粘度下降至2Pa?s，此時的粘度是該樹脂體系粘度的低點，是澆鑄的佳時機。隨著時間的變化，體系粘度逐漸增大，1.0小時后，樹脂體系粘度增大到約50Pa?s。通常環氧樹脂室溫固化體系粘度是按指數函數的方法增大的，而由圖l可以看出，8104與環氧樹脂的混合粘度以近似線性的方式增大，說明該樹脂體系反應溫和，不易暴聚，工藝性良好。

圖1 8104與E-51環氧樹脂混合后的粘度變化(測量溫度：28℃)  

3．2 澆鑄體的動態力學性能
    圖2為80℃／2小時固化的基本配方(850S：8104＝100：15)澆鑄體的DMA曲線，由圖2可以看出，損耗峰溫度(即Tg)為 108℃，儲能模量E’在90℃以前一直維持在較高水平，說明固化物具有較高的耐熱性^[3]。圖3為80℃／2小時固化，再經120℃／6小時后處理的澆鑄體的DMA曲線。由圖3可以看出，經120℃／6小時的后處理，損耗峰溫度為112℃，Tg比未經后處理的僅提高了4℃，這表明該樹脂體系在80℃／2小時的固化條件下已得到充分的固化。圖4為50℃／8小時固化的澆鑄體的DMA曲線，損耗峰溫度為101℃，說明該樹脂體系在較低的溫度下也能得到較好的固化。采用50份的AFG-90與50份850S混合，再加入15份8104，固化后DMA曲線如圖5，其Tg為134℃。由此可見，采用多官能環氧樹脂，能進一步提高8104固化物的耐熱性。

圖2 80℃／2小時固化澆鑄體的DMA曲線 圖3 80℃／2小時固化，120℃／6小時后處理的澆鑄體的DMA曲線 圖4 50℃／8小時固化澆鑄體的DMA曲線 　

3．3 澆鑄體的拉伸性能
    80℃／2小時固化的基本配方澆鑄體的拉伸性能如表2，拉伸應力一應變曲線如圖6所示。
    由表2可以看出，用8104固化的850S澆鑄體具有很高的拉伸強度和較高的拉伸模

圖5 50份AFG-90十50份850S十15份8104，固化后0MA曲線 　 表2澆鑄體的拉伸性能 圖6    用8104固化850S的拉伸應力一應變曲線

量，與中高溫固化的環氧樹脂體系相當，且具有高達4.8％的斷裂應變。通常中高溫固化的環氧樹脂體系的應力應變曲線近似線性，經增韌后其拉伸斷裂應變只在3-4％。由圖6可以看出，8104固化物在拉伸應力的作用下存在一個屈服的過程，其斷裂應變可達6.5％，說明該樹脂體系具有很好的韌性。8104固化物的這種高韌性可賦予以該體系為基體制品良好的性能，如使涂料具有極高的附著性或使復合材料具有極高的抗沖擊性能。
3．4 澆鑄體的吸濕性
     將基本配方按80℃／2小時固化，固化后將固化物放在95-97℃的熱水中浸泡48小時，測得吸水率為1.6％。與其它環氧樹脂固化體系相比，其吸濕率是較低的。

4、結論
(1)8104固化劑適用期長，室溫反應溫和，50-80℃可快速固化且固化程度高，因而大用量施工時工藝性很好；
(2)8104固化劑可使環氧樹脂在較低固化溫度下獲得較高的玻璃化轉變溫度；
(3)8104固化的環氧樹脂具有突出的韌性，且具有與中高溫體系相當的強度和模量，其吸濕性也較低。