不同分子結構的固化劑所得環氧樹脂固化物的性能是不同的。這里主要說明固化劑對耐水性、耐藥品性、耐熱性及耐γ射線幅照型的影響。 在環氧樹脂的分子內有親水性氫氧基和醚鍵。不同種類的固化劑固化環氧樹脂帶來的吸水性是不同的。一般酸酐系<胺類固化劑(吸水性大)<酚系固化劑。酸酐固化劑吸水性低于胺類固化劑是因為酸酐和環氧反應生成酯健,但酯健亦有可能水解。固化劑對吸水性的影響,也反映在固化劑固化環氧樹脂形成的網絡結構對環氧樹脂吸濕的影響。濕氣副I環氧樹脂的擴散系數取決于4個主要因素:1.聚合物的網絡結構;2.聚合物的極性,決定聚合物-濕氣親和力;3、聚合物的物理形態;4.高濕條件下微障礙的產生。 酸酐固化劑的耐水性優于胺類,但酸酐固化劑的耐水性不但與其結構有關,亦與它們分散到環氧樹脂里方式有關。芳香酸酐以分散的方式混合到環氧樹脂中,而脂肪族酸酐以熔融態混合到環氧樹脂里,吸水性顯示很大的差異:以熔融態混合的樹脂固化物,經14周吸水性約%;分散態混合的樹脂固化物,在6周內吸水性就已達約7.5%。這種差異是因為固態芳香酸酐在環氧樹脂中分散不充分,固化進行的不完全所致,因此使用固態酸酐必須熔融才好,使用適當的溶劑也是可以的。固化劑種類不同,吸水性不同,反映在耐水處理后的粘接強度也不同。將121℃耐水處理后,其粘結強度酚系固化劑>胺系固化劑>酸酐系固化劑。因此酚類固化劑經常使用在特別需要耐水性的部位。 上述固化劑對環氧樹脂固化物耐水性的影響,是一種靜態結果。實際上環氧樹脂廣泛應用于建筑、土木、車輛、各種設備、船舶等,除了和水、濕氣接觸之外,還要受光化學、氧化劑、氮氧化物、亞硫酸氣等大氣污染,對環氧樹脂固化物也會產生影響。此時水、濕氣對環氧樹脂固化物的影響時動態的、也是更真實、復雜的。 環氧樹脂能耐一般的酸堿、油脂及一般的溶劑,但不耐硝酸、乙酸和極性溶劑。耐堿性優于其耐酸性。 多元胺固化的環氧樹脂由于網絡結構中含—C—N—鍵,致使粘接性、耐堿性優良。氨基的N和金屬易形成氫鍵、防銹效果好,胺濃度高,效果越明顯。就耐藥品性而言,通常芳香胺優于脂肪胺。在BF3-胺絡合物中BF3-芐胺絡合物優于BF3-MEA。酸酐和環氧樹脂的環氧基反應形成酯健、耐有機酸、無機酸性高,在堿作用下易水解。酚醛樹脂本身就具有良好的耐腐蝕性,特別是耐酸性由于環氧樹脂,所以常將酚醛樹脂與環氧樹脂配合使用,用作防腐涂料,罐內涂料等。 胺類固化劑的耐藥品性 三亞乙基四胺(TTA)是室溫固化常用的固化劑。它的耐堿性好,但耐酸性和耐福爾馬林性較弱。脂肪族多胺固化雙酚A環氧樹脂(環氧當量180~195)的耐丙酮性和耐水性。顯示N-氨乙基哌嗪和聚酰胺(胺值215)固化物的耐沸丙酮性不如二亞乙基三胺,同時耐沸水性也不如后者。 酸酐固化劑的耐藥品性 各種芳香酸酐和脂環族酸酐固化環氧樹脂耐藥品性。自身的耐堿性明顯優于耐酸性。苯酮四羧基二酐(BTDA)與順丁烯二酸酐(MA)混合酸酐在不同摩爾比和不同用量時,固化雙酚A環氧樹脂的耐藥品性。 線型合成樹脂低聚物的耐藥品性 苯胺與甲醛在強酸性催化存在下縮聚而成的苯胺甲醛樹脂,其環氧樹脂固化物的耐溶劑性、耐化學藥品性與芳香族二胺固化劑處于同等程度。不同規格的苯胺甲醛樹脂對固化物耐丙酮、耐酸堿性的影響。酚醛樹脂由于獨特的性能(耐熱、耐腐蝕介質等)廣泛用于與環氧樹脂配伍。在沒有促進劑時,環氧樹脂與酚醛樹脂(P/F樹脂)的混合物在常溫下有幾個月的適用期;當添加1%~2%的芐基二甲胺時可在150℃/40min固化,得到耐久使用的固化物。用叔丁基酚醛樹脂固化環氧樹脂的涂料耐有機酸較弱外,具有優良的耐酸堿性;該涂料在同類及酯類溶劑中無明顯變化,但不耐二甲苯。該涂料在50℃,20℃H2SO4介質環境中可運行2年,使耐酸容器的使用壽命提高5~6倍。該涂料用于酸性介質的地坪已安全運行多年。以硼酚醛樹脂改性環氧樹脂,可以提高環氧樹脂的耐腐蝕性。 |
