交聯劑:共混環氧體系要材

    交聯劑可以稱為共混環氧體系重要材料,因為雖然它用量少,但對體系性能影響極大。據環氧樹脂行業協會專家介紹,近,武漢理工大學材料科學與工程學院在低粘度高耐熱環氧樹脂組成物研究課題中,通過自制的一類低粘度交聯單體、改性酸酐與E-44環氧樹脂組成一個共混樹脂體系,測試該共混樹脂體系的結果表明:交聯劑用量、溫度和時間對樹脂粘度,交聯劑對樹脂固化特性都有影響。

    交聯劑用量、溫度和時間對樹脂粘度的影響,科研人員的測試方法是:用旋轉粘度計測試環氧樹脂中加入交聯劑前后樹脂粘度值,結果是交聯劑的加入能有效地降低樹脂的粘度;同時測定樹脂在室溫及50℃恒溫下的粘度變化,則可以看出該改性樹脂體系在室溫下有較長的適用期,當加熱到50℃樹脂粘度逐漸增大,在6小時后出現激增,該改性樹脂體系步反應在50℃條件下即開始進行并有放熱發生,放出的熱量又促進反應的進行,使樹脂粘度急劇增大。交聯劑對樹脂固化特性影響的測試結果為,交聯劑的樹脂體系中放熱峰拐點位置對應的溫度為94℃,高放熱峰在116℃出現;加入交聯劑后在50℃就會放熱,高放熱峰在140℃出現,這說明加入交聯劑能降低起始反應溫度,從高放熱峰的位置向高溫方向移動表明加入交聯劑能加劇固化反應的進行。

    樹脂配方的優化是研究重點。據環氧樹脂行業協會的專家了解,科研人員按正交表L9(34)優化樹脂配方及固化工藝:100份環氧樹脂中,固化劑選用3個水平為67份、75份、80份;交聯劑選用3個水平為0份、30份、35份;固化溫度選用3個水平為140℃、150℃、160℃:固化時間選用3個水平為2小時、3小時、5小時。測試熱變形溫度結果可以看出:在正交表中固化劑量欄中大值出現在第Ⅱ水平,由正交原理可知固化劑用量為75份時效果好;同樣可看出,交聯劑量為30份時效果好;固化溫度及時問為150℃、2h效果好。

    實施中各因素極差可以得出結論:極差大為交聯劑用量,其次為固化劑用量,影響小為同化時間。環氧樹脂行業協會專家介紹說:由正交原理可知交聯劑、固化劑用量對樹脂耐熱性能影響大。這是由于加入交聯劑能提高固化體系中的交聯密度,從而提高耐熱性;又由于環氧樹脂固化反應為逐步加成反應,固化劑直接參加反應,對固化后三向網絡結構的形成有很大的影響,所以兩者對固化物的耐熱性能影響大。由于化學反應超過活化能才能進行,固化溫度對該反應的影響也較大。