如何改善這個問題?環(huán)氧低溫脆性的解決方案是什么?
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環(huán)氧樹脂在很多行業(yè)都有應用,但因其自身低溫情況下脆性較大,伸長率較低的特點,不管做粘接,涂裝還是結構復合,都會產生裂紋。如何改善這個問題?環(huán)氧低溫脆性的解決方案是什么?絡合高新材料(上海)有限公司為大家?guī)斫獯穑M軒偷酱蠹摇?/p>
當環(huán)氧樹脂未經過增韌或增塑改性而制成的產品,因為其本性呈脆性較大,伸長率較低的特點,不管做粘接,涂裝還是結構復合,都會產生裂紋,即使在未加外力沖擊,其本身的應力變化也會使裂紋擴展導致接觸面,甚至膠體料內層開裂,抗疲勞性能降低,承載強度急劇減弱。
為改變環(huán)氧樹脂制品的這一致命缺陷,從環(huán)氧樹脂制品發(fā)明并投入應用的同時,人們就開始研究改變其缺點的方法,通常,都采用增韌或增塑的方法改善環(huán)氧樹脂制品的脆性。
改變環(huán)氧脆性缺陷的方法目前主要有以下幾種:增韌、增塑、增柔。改變制造方法,一般是添加增韌劑,增塑劑,增柔劑或者納米超細和晶須類的無機物,現(xiàn)在也有添加這種結構的合成有機化學制品的,現(xiàn)在也有通過接枝反應進行增韌的工藝。增韌、增塑、增柔固體結構物改型因工藝、材料應用不同,其結構也大不相同,效果也很不相同,其中增韌工藝的特色是:既能增加韌性,又基本不損害環(huán)氧制品基本性能。增塑工藝雖然也能降低脆性,但環(huán)氧制品剛性硬度、強度及耐熱性隨著塑性效果的增加會大幅度降低,而且,因為增塑劑其不能在環(huán)氧制品中與固化劑反應,始終以海島式結構游離在環(huán)氧和環(huán)氧制品中,不光是在未固化的環(huán)氧中產生游離和團聚,甚至在固化后的成品中,由于應力變化而產生團聚和游離,使制品的應力分布極不均勻產生波浪紋,表面硬度不一至,平面不平等,甚至產生凹坑,強度大幅度下降,耐熱、剛度性能減弱。
有一部份線型的高分子聚合物含有某些活性基團,能參與環(huán)氧制品的固化,如一些熱塑性彈性體、熱塑性合成樹脂,合成橡膠,在固化后能較穩(wěn)定的結合在環(huán)氧制品的結構中,提高環(huán)氧制品的柔韌度,抗沖擊性能,但制品的熱變形溫度和剛硬度都會下降,這些材料一般稱為增柔劑,增柔劑的表觀現(xiàn)象與溫度的敏感性很強,因為增韌和增柔雖然機理和效果不同,但有時候能滿足環(huán)氧制品在一般制作上的要求,所以,很多制作工藝上會把增韌、增柔歸在一起混稱,甚至配合在一起用。
還有一些特殊結構的無機微粉或晶須狀物,甚至有機固體合成材料微粉,也能添加到環(huán)氧樹脂起增韌作用,同時還能起一定的增強抗壓裂效果,有時還能相應提高耐熱性能。
經過多年的實踐和技術的改進,不斷的考量和對比,現(xiàn)在的抗裂降脆都采用增韌的方法,增塑工藝已很少應用。
增韌、增柔工藝現(xiàn)在用得最多的還是冷拼添加法、材料以端羧基液體丁腈橡膠、端羥基液體丁腈橡膠、端羧基聚丁二烯、端羥基丁腈橡膠為多,或者采用具有增韌效果的、柔性結構的環(huán)氧活性稀釋劑,如聚乙二醇縮水甘油醚,聚丁二烯縮水甘油醚等,這些材料使用方便,局部應用效果較好,但都有一個共同缺點,就是分布不均勻,在分散和反應過程中都有團聚現(xiàn)象發(fā)生,還有一個因結構而造成的致命缺陷,就是硬度和耐溫性都會因添加量多少而相應降低。
目前在增韌工藝和材料上較為先進的就是采用多功能材料,復合配制具有反應聚合性能的核殼結構環(huán)氧超細橡膠增韌劑,這種增韌劑具有復雜的層間核殼結構,核心為不同性能的超微細橡膠粒子,層間包裹著增柔的丙烯酸脂,外層通過反應復合上環(huán)氧樹脂。當環(huán)氧樹脂加固化劑聚合交聯(lián)時,均勻分散在樹脂主料中的增韌劑的環(huán)氧樹脂外殼就在網(wǎng)絡結構中聚合,固定在環(huán)氧制品的三維結構中,再不遷移,永不聚集。
核殼結構的增韌原理是:核心是回彈壓縮率極好的丁腈聚丁二烯類超細橡膠粒子,具有良好的壓縮回彈率,中間層加上丙烯酸脂類的應力吸收層,能很好的緩沖吸收多個方向,各種因素沖擊來的內外應力,外殼是包裹均勻,與固化劑交聯(lián)效果很好的環(huán)氧樹脂,能均勻分散,滴入環(huán)氧膠主料,由于經過特殊處理,在儲存過程和應用操作中,一般都不會漂移,團聚,分離。因為其分散在環(huán)氧制品內部抵抗應力破壞由每個細微的結構單獨完成,再多元復加,所以其本不影響環(huán)氧制品的硬度、強度和耐熱性,使環(huán)氧消除脆性,粘結強度,抗壓、抗沖擊力效果大幅度提升,所以現(xiàn)代高端環(huán)氧結構、粘結、涂裝和復合材料制造工藝中被廣泛應用。
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