一、酸酐類固化劑特點
酸酐類固化劑和胺類固化劑相比,有許多獨特性能:
1.酸酐類固化劑揮發(fā)性小,對皮膚刺激性小,毒性低。
2.與環(huán)氧樹脂配合量大,它與環(huán)氧樹脂混合后粘度較低,可加入多種填料進行改性,加入填料量大,可以降低產(chǎn)品成本。同時,目前普通型酸酐類固化劑較環(huán)氧樹脂價格便宜一些,多使用酸酐類固化劑也可以降低產(chǎn)品成本。
3.酸酐類固化劑一般使用期長,有利與工藝操作。
4.用酸酐類固化劑和環(huán)氧樹脂固化后,電性能優(yōu)良,解電性能和胺類固化劑相比,性能較為突出。
5.酸酐類固化劑和環(huán)氧樹脂固化后,固化物體積收縮小。
6.酸酐類固化劑和環(huán)氧樹脂固化后,色澤較淺。
7.酸酐類固化劑和胺類固化劑相比,其固化物耐熱性能較好。
但酸酐類固化劑也有其不足之處:
1.酸酐類固化劑由于活性較低,室溫固化緩慢,需加熱固化,一般需較高溫度才能固化。
2.耐介質(zhì)性(尤其耐堿性)和耐濕熱性較差一些。酸酐類固化劑容易吸收空氣中水份,生成游離酸,影響固化交聯(lián)密度和固化物電性能。如果酸酐類固化劑長期存放,或加入促進劑存放時,容易釋放CO2,引起脹桶(即增壓)現(xiàn)象,而且容易使固化物內(nèi)部形成針孔。
二、酸酐類固化劑分類
酸酐類固化劑分類一般按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類,分為芳香族酸酐、脂環(huán)族酸酐、長鏈脂肪族酸酐、鹵代酸酐及酸酐加成物。
芳香族酸酐:鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、苯酮四羧酸二酐等。
脂環(huán)族酸酐:順丁烯二酸酐、桐油酸酐、烯烴基丁二酸酐、四氫苯酐、六氫苯酐、甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、納迪克酸酐、甲基納迪克酸酐、戊二酸酐、萜烯酸酐、甲基環(huán)已烯四羧酸二酐、十二烯基丁二酸酐等。
長鏈脂肪族酸酐:聚壬二酸酐、聚葵二酸酐等。
含鹵素酸酐:四溴苯酐、四氯苯酐。
酸酐加成物:偏苯三甲酸酐乙二醇、甘油酯、二苯基砜四羧酸二酐等。
酸酐類固化劑如果按官能團可分為單官能團型、雙官能團型和游離酸酸酐型。
如果按用途分,可分為通用型、耐熱型、增韌型、耐候型、阻燃型固化劑。
三、在環(huán)氧樹脂制品中酸酐類固化劑應(yīng)用:
環(huán)氧樹脂和酸酐類固化劑及其他添加劑(如促進劑、填料、偶聯(lián)劑、顏料等)經(jīng)過
加熱,通過各種加工工藝,形成各種不同形態(tài)熱固性成型物。
現(xiàn)簡單介紹一下各種制品工藝生產(chǎn)及酸酐類固化劑在其中應(yīng)用。
1.灌封制品
灌封是環(huán)氧樹脂一個重要應(yīng)用領(lǐng)域,它廣泛應(yīng)用于電子制造業(yè),是電氣工業(yè)不可缺
少的重要絕緣材料,用酸酐類固化劑作為環(huán)氧樹脂灌封基料有以下特點:
(1) 收縮率小,沒有副產(chǎn)物。
(2) 優(yōu)良耐熱性。
(3) 優(yōu)良密封性,這是其它材料不能比的。
(4) 優(yōu)良絕緣性,這是不飽和樹脂和酚醛樹脂達不到的。
(5) 配方中環(huán)氧樹脂和固化劑、促進劑選擇余地大。芳胺類雖然性能優(yōu)良,但多是固體,工藝操作性差,所以很少使用,一般都選擇酸酐類固化劑,酸酐類固化劑是雙組份環(huán)氧體系中加熱固化最重要組份之一。
澆注制品從小型的電子元件、精密儀表、軍工通訊產(chǎn)品到大型變壓器,從電機線圈到高壓電器中電流互感器、電纜接線盒和電纜終端。澆注制品在電氣工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
2.拉擠產(chǎn)品
拉擠成型是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等,在牽引力的作用下,連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材,如棒、管、實體型材(工字形、槽形、方形型材)和空腹型材等。
拉擠成型特點:
(1) 生產(chǎn)過程易實現(xiàn)自動化控制,效率高,設(shè)備造價低,節(jié)省能源。
(2) 節(jié)省材料,生產(chǎn)過程中無邊角料,產(chǎn)品不需后加工,所以省工、省料、省能耗。
(3) 長度不受限制,能生產(chǎn)多種異型截面形狀和具有組裝結(jié)構(gòu)材料,制品縱橫向強度可以調(diào)整。
(4) 制品質(zhì)量穩(wěn)定,重復(fù)性好。
在拉擠制品生產(chǎn)中,環(huán)氧樹脂體系中固化劑一般均采用酸酐類固化劑。盡管也用不飽和樹脂拉擠成型加工,但其綜合性能,尤其在機械性能、絕緣性能、收縮率不如環(huán)氧樹脂體系拉擠產(chǎn)品。
3.層壓產(chǎn)品
環(huán)氧層壓制品是由纖維織物增強材料浸漬環(huán)氧樹脂/固化劑等配制成的膠液,經(jīng)一定溫度烘干得到半固化片,半固化片經(jīng)裁切、疊層,而后熱壓固化成板材,經(jīng)卷繞加熱固化成管材和筒材。
層壓產(chǎn)品特點:
(1) 比強度高,比金屬鋁還輕。
(2) 介電性能優(yōu)良,宜作絕緣材料。
(3) 耐腐蝕性好,具由優(yōu)良耐化學(xué)藥品性能,可以替代金屬制造化工設(shè)備。
(4) 耐熱性好,可制成B級、F級、H級耐熱絕緣材料。
(5) 工藝性好,設(shè)備有通用性,機械程度高,加工性優(yōu)良,可用鋸、鉆、車、銑、刨及磨等機械加工方法,加工成各種電機、電器和無線電用絕緣器件和機械零件。
層壓產(chǎn)品使用環(huán)氧樹脂體系中,主要使用酸酐類固化劑,胺類固化劑使用雙氰胺及芳香胺,也有采用合成樹脂作固化劑。
此外,環(huán)氧覆銅箔層壓板是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料,用于制造印刷線路板,廣泛應(yīng)用于電子計算機、通訊設(shè)備、儀表設(shè)備、家用電器等。
4.纏繞制品
纏繞制品是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維(或布、予浸紗)按照一定規(guī)律纏繞到芯模上,然后經(jīng)固化、脫模而獲得一定形狀制品。
纏繞制品特點:
(1)比強度高,與同壓力的鋼質(zhì)容器相比,質(zhì)量可減輕40~60%
(2)可按產(chǎn)品要求設(shè)計纏繞規(guī)律,能充分發(fā)揮纖維強度。
(3)容易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn),可靠性高。
(4)生產(chǎn)效率高,成本低,經(jīng)濟效果明顯。
纏繞制品最具代表性是使用期長、粘度小、發(fā)熱量少、毒性小環(huán)氧固化體系,固化劑一般也以液體酸酐為主。
5.模塑料制品
模塑料主要是對小型電子元件如晶體管、集成電路、電容器、電阻器等進行包封。它優(yōu)點是操作方便,生產(chǎn)效率高,可以采用較多填料。它使用固化劑既有酸酐固化劑有
胺類固化劑。
6.真空壓力浸膠制品
在真空壓力浸膠制品工藝生產(chǎn)中,先將玻璃布卷繞在管芯軸上,裝入模具內(nèi),然后在真空下將環(huán)氧膠粘劑吸入模腔內(nèi),再在一定壓力和溫度下進行凝膠固化便可獲得管材。
產(chǎn)品特點:
(1)生產(chǎn)周期短。
(2)廢品率低。
(3)產(chǎn)品外觀平滑光澤。
(4)突出優(yōu)點產(chǎn)品內(nèi)部致密性好、無氣隙、性能均一、擊穿電壓和起始電暈電壓高。
(5)產(chǎn)品尺寸精確,公差小。
(6)產(chǎn)品造價低。
該生產(chǎn)工藝主要采用液體酸酐類固化劑。
7.環(huán)氧樹脂涂料
環(huán)氧樹脂在涂料工藝中主要利用它優(yōu)良粘結(jié)性以及優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性能,它在防腐蝕、電氣絕緣、交通運輸、土木建筑等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
環(huán)氧樹脂涂料中應(yīng)用酸酐類固化劑主要有滴浸漆、粉云母帶粘合絕緣漆、粉末涂料等。
四、現(xiàn)在生產(chǎn)狀況
早在1936年國外就開始使用鄰苯二甲酸酐作為環(huán)氧樹脂固化材料,用固體材料作固化劑歷史較長,但由于固體酸酐溶解環(huán)氧樹脂性能差,有些固體酸酐還有升華現(xiàn)象,使用不方便,工藝操作性差。尤其是液體酸酐出現(xiàn)后,液體酸酐固化劑優(yōu)異性能使其用量越來越大,使用面越來越廣。國內(nèi)在八十年代后期,由上海石化總廠研究總院開發(fā)成功甲基四氫苯酐后,由于是液體酸酐,粘度小、沸點高,使用方便、工藝操作性好,加入填料量多,可降低產(chǎn)品成本。所以使用單位越來越多,應(yīng)用面越來越廣。
根據(jù)第十二次全國環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會估算,國內(nèi)環(huán)氧樹脂產(chǎn)量今年在80萬噸,已經(jīng)是世界第一生產(chǎn)大國,按通常比例,固化劑用量在20萬噸,那未酸酐類固化劑約為4萬噸,其中絕大部分是甲基四氫苯酐,目前國內(nèi)甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐既有進口,也有出口,具體數(shù)量不詳。