環氧樹脂固化劑的佳用量

  對于多元胺類固化劑和酸酐類固化劑來說,在應用中存在佳用量和佳固化條件的問題。
  所謂佳用量就是指使環氧樹脂固化物性能達到好的固化劑用量。這是由固化劑本身結構和形成網狀結構的反應歷程所決定的。所應用的固化劑種類不同,佳用量就不同。固化劑用量過多或過少,所得到的固化物的性質均比使用佳用量時要差。
  一、多胺類固化劑的用量
對于多胺類固化劑,固化物機械性能和電性能在佳用量時達到高水平。這個佳用量為化學理論計算量。以DETA為例,其分子質量為103,所用的環氧樹脂的當量為190(相當環氧值為0.526),則DETA理論用量為(設a%=100%):
  如果無M、n的數值,則需按測定不同固化劑用量的高發熱溫度,通過固化發熱曲線來測定其較佳用量。
  就大多數改性胺固化劑而言,對環氧樹脂的應用配比都比較寬廣,如果對固化物性能要求不十分嚴格,則可依據其胺值大小來選擇用量配比。一般地,胺值高的固化劑用量比較少,而胺值低的固化劑用量比較高。
  二、酸酐固化劑的用量
  酸酐固化劑的添加量比胺類要復雜些。酸酐單獨使用,與同時使用促進劑這兩種情況不一樣。在使用促進劑時,由于反應歷程是環氧基和酸酐的羧酸陰離子交替加成聚合,同時還有環氧基與反應中生成的羥基的并行反應,所以佳用量一般為理論計算量的0.85倍。這里就有一個經驗系數的問題。又如采用帶氯元素的酸酐(如HET)時,一般取系數為0.6。
  三、用量對固化物性能的影響
  佳用量的極限一般為化學用量。由于固化反應的反應效率低,所以到反應結束是無限期的。通過觀察固化劑添加量與固化物各種性能的關系,可以研究理想的固化狀態。先給出胺類固化劑的用量與HDT的關系(如圖3―11所示),在化學理論用量前后均是較低的,而在化學理論用量時達到高水平。如固化劑未加足時,環氧基反應效率低,如超過時則固化劑反應效率低,結果是同樣地導致交聯密度低,固化物未能形成理想的網狀交聯狀態,所以HDT值低。這種傾向同樣適用于酸酐固化劑,如圖3.12所示。對于酸酐固化劑在化學理論量時達到高值,不僅HDT如此,而且拉伸強度、剪切強度也在化學理論量達到高值。DDM用量與介電常數的關系也是如此。
  實際上用途不同,對性質要求也不同。給予HDT高值的佳用量,不一定使另一些性能達到高值。比如,對熱沖擊強度的要求就是如此:固化劑用量從佳用量減套少,交聯密度降低,致使HDT下降,但熱沖擊強度卻上升了。