1、概述
環氧樹脂具有良好的綜合力學性能、高度的粘合力、收縮率小、穩定性好、優異的電絕緣性能,作為涂料、膠粘劑、復合材料樹脂基體、電子封裝材料等在機械、電子、電器、航天、航空、涂料、粘接等領域得到了廣泛的應用。然而,由于固化后的環氧樹脂交聯密度高,內應力大,因而存在質脆、耐疲勞性、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點,難以滿足工程技術的要求,使其應用受到一定的限制。特別是制約了環氧樹脂不能很好地用于結構材料等類型的復合材料,為此,國內外學者對環氧樹脂進行了大量改性研究。其中,最主要的是改善環氧樹脂的脆性、耐濕熱性。
環氧樹脂可通過化學方法改性和物理方法進行改性。化學方法改性主要是合成新型結構的環氧樹脂及新型結構的固化劑;物理方法改性主要是通過與改性劑形成共混結構來達到提高性能的目的。兩種方法比較起來,第一種方法從工藝、成本及難易程度來講都比第二種方法處于劣勢。因此,目前對環氧樹脂的改性主要是通過共混結構實現的。
環氧樹脂的增韌途徑主要有三類:①剛性無機填料、橡膠彈性體和熱塑性塑料聚合物等形成兩相結構進行增韌。②用熱塑性塑料連續貫穿于環氧樹脂網絡中形成半互穿網絡型聚合物來增韌改性。③通過改變交聯網絡的化學結構組成(如在交聯網絡中引入“柔性段”)以提高交聯網絡的活動能力。
環氧樹脂的耐濕熱性能的改善,主要是通過在環氧樹脂分子中引入含稠環的結構單元和合成含氟的環氧樹脂,以及采用新的固化劑代替傳統的DDS等。
改性后的環氧樹脂,由于耐濕熱性和韌性的提高,將進一步擴大環氧樹脂在電子電器產品、復合材料受力構件以及高性能結構膠粘劑等方面的應用。
另一方面,盡管環氧樹脂具有良好的加工工藝性,但對于不同的應用,其操作工藝需要作適當的改善。如二酚基丙烷型環氧樹脂,由于黏度較大,在某些操作中工藝性差,就需要在固化體系中加入稀釋劑來降低黏度,改善操作工藝性能。因此,為了滿足不同的應用,需要加入稀釋劉、填料、增強劑等不同的添加劑。
環氧樹脂流動性的調節:環氧樹脂配合物的流動性,對于涂料,襯里,澆鑄等用途是很重要的。為適應這些要求必須降低粘度,或者提高黏度,或者賦予觸變性,能達到這些要求的配合材料稱為流動性調節劑。
2、稀釋劑
稀釋劑主要用來降低環氧膠粘劑體系的黏度,溶解、分散和稀釋涂料,改善膠液的涂布性和流動性。此外,稀釋劑也起到延長使用壽命的作用。但是加入稀釋劑也會降低固化后樹脂的熱變形溫度、膠接強度、耐介質及耐老化等性能。然而,為了使樹脂膠液便于浸潤膠合物的表面,提高其浸潤能力和濕潤能力,有利于操作,必須加入適量的稀釋劑。
稀釋劑的分類方法很多,按其使用機理,可分為非活性稀釋劑與活性稀釋劑兩大類。
(1)非活性稀釋劑
非活性稀釋劑不與環氧樹脂、固化劑等起反應,純屬物理地摻混到樹脂中。它與樹脂僅是機械的混合,起稀釋和降低黏度作用的液體。它在膠液的固化過程中大部分是揮發掉的。它會給樹脂固化物留下孔隙,使收縮率相對增大。因此,非活性稀釋劑對固化后樹脂性能的不利影響比活性稀釋劑的影響大,但卻能少許提高樹脂的韌性。當使用要求較高時不能使用非活性稀釋劑,應選用活性稀釋劑。
非活性稀釋劑多為高沸點液體,如鄰苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、苯二甲酸二烯丙酯、甲苯、二甲苯等。用量以5%~20%為宜。12%左右的鄰苯二甲酸二丁酯使標準環氧樹脂的黏度從10Pa·s降到0.5~0.7Pa·s(25℃)。一些工業環氧樹脂(2.0~4.0Pa·s)含有二丁酯作為非活性稀釋劑。溶劑亦作為非活性稀釋劑,但對耐化學試劑有不利影響。用量大時,固化物性能變壞同時由于稀釋劑在固化過程中的揮發會引起收縮率增大。
(2)活性稀釋劑