Епоксидний затверджувач
Епоксидний затверджувач — це клас хімічно реакційноздатних речовин, які можуть реагувати з молекулами епоксидної смоли для перетворення лінійних або розгалужених епоксидних преполімерів у термореактивні матеріали з тривимірною мережевою структурою, що є незамінним ключовим компонентом у системах нанесення епоксидної смоли.
Епоксидна смола сама по собі є термопластичним олігомером, що містить дві або більше епоксидних груп (-CH(O)CH-) у своїй молекулярній структурі, демонструючи чудову адгезію, хімічну стійкість, електричну ізоляцію та стабільність розмірів. Однак він існує в рідкому або твердому стані при кімнатній температурі і не може бути безпосередньо використаний як конструкційний матеріал.
Лише коли епоксидну смолу змішують із затверджувачем у певному співвідношенні через додавання з розкриттям кільця, поліконденсацію або реакцію каталітичної полімеризації між активними групами в молекулі затверджувача (такими як аміногрупи, ангідридні, меркаптогрупи, ізоціанатні групи тощо) та епоксидними групами, щоб утворити високозшиту мережеву структуру, епоксидна смола може демонструвати видатні механічні властивості. міцність, термостійкість, стійкість до розчинників і довгострокова експлуатація.
Хімічна структура, функціональність, реакційна здатність і дозування затверджувача як основний фактор, що визначає кінцеві властивості та області застосування матеріалів з епоксидної смоли, безпосередньо впливають на температуру склування, механічні властивості, ступінь термостійкості, умови процесу затвердіння та застосовні сценарії затверділого продукту.
Класифікація за хімічним складом і механізмом реакції
Епоксидні затверджувачі можна розділити на сім основних категорій:
Амінні затверджувачі
Найбільш широко використовуваний тип, включаючи аліфатичні аміни (діетилентріамін ДЕТА, триетилентетрамін ТЕТА, тетраетиленпентамін ТЕПА), циклоаліфатичні аміни (ізофорондіамін IPDA, 1,2-циклогександиамін), ароматичні аміни (м-фенілендіамін MPDA, діамінодифенілметан DDM, діамінодіфеніл сульфон ДДС) і модифіковані аміни (основи Манніху, поліаміди, кетимини).
- Аліфатичні аміни: висока реакційна здатність, швидке твердіння при кімнатній або низькій температурі, але висока крихкість і обмежена термостійкість.
- Циклоаліфатичні аміни: світлий колір, добре зберігає колір, не жовтіє, підходить для високоякісних декоративних покриттів.
- Ароматичні аміни: вимагають термічного затвердіння, відмінної теплової та хімічної стійкості, використовуються у високотемпературних конструкційних клеях і композитах.
- Модифіковані аміни: оптимізована токсичність, життєздатність і властивості твердості, основний напрям у промисловому застосуванні.
Ангідридні затверджувачі
(Фталевий ангідрид PA, малеїновий ангідрид MA, метилтетрагідрофталевий ангідрид MTHPA, метилнадієвий ангідрид MNA).
В основному використовується для електроізоляції та високотемпературних структурних частин. Затверділі продукти мають високу термостійкість і чудові діелектричні властивості, але вимагають середньо-високої температури (120–180 °C) і тривалого часу затвердіння.
Імідазолові затверджувачі
(2-метилімідазол, 2-етил-4-метилімідазол).
Основні каталізатори, які каталізують гомополімеризацію з розкриттям кільця епоксидних груп шляхом аніонної полімеризації. Подвійна функція як затверджувач і прискорювач, підходить для прихованих однокомпонентних систем і електронної інкапсуляції швидкого затвердіння.
Затверджувачі фенольних смол
(Новолак, резол).
Реагують з епоксидними групами через фенольні гідроксильні групи з утворенням стійких до високих температур і абляції епоксидно-фенольних систем, які використовуються в аерокосмічних матеріалах, стійких до абляції.
Меркаптанові затверджувачі
(Політіоли, полімери з кінцевими тіолами).
Швидка швидкість реакції, швидке затвердіння при низькій температурі або у вологому середовищі, підходить для екстреного ремонту, підводного нанесення та швидкого склеювання.
Ізоціанатні затверджувачі
Реагують з епоксидними або гідроксильними групами через ізоціанатні групи, утворюючи епоксидно-поліуретанові взаємопроникаючі мережі, поєднуючи міцність епоксидної смоли та міцність поліуретану.
Латентні затверджувачі
(Діціандиамід DICY, мікрокапсульовані аміни, кетимини).
Стабільний з епоксидною смолою при кімнатній температурі; затвердіння, викликане теплом або специфічними подразниками (тиск, волога). Підходить для однокомпонентних клеїв, порошкових фарб і препрегів.
Принципи вибору епоксидних затверджувачів
Вибір епоксидних затверджувачів вимагає комплексного розгляду технічних факторів і вимог до застосування:
- Реакційна здатність і температура затвердіння: аліфатичні або модифіковані аміни для кімнатної температури; циклоаліфатичні аміни або промотовані системи для середніх температур (60–100°C); ароматичні аміни, ангідриди або фенольні смоли для високих температур (>120°C).
- Життєздатність і вікно обробки: системи швидкого затвердіння (час гелю < 30 хв) для невеликих відливок і швидкого ремонту; системи з тривалим терміном експлуатації (час гелю > 4 год) для лиття великих компонентів, вакуумної інфузії та намотування ниток.
- Властивості твердого продукту: ароматичні аміни або ангідриди для високої міцності та термостійкості; поліаміди або посилені модифіковані аміни для високої в'язкості; циклоаліфатичні аміни або фенольні смоли для високої водостійкості; циклоаліфатичні аміни або гідрогенізовані ангідриди для високої прозорості.
- Тенденції щодо навколишнього середовища та безпеки: модифіковані аміни з низькою токсичністю, низькою летючістю та слабким запахом, затверджувачі на водній основі та затверджувачі на біологічній основі.
- Особливі застосування: ультрачисті затверджувачі з низьким вмістом хлору, натрію та низьким випромінюванням альфа-частинок для електронної упаковки; FDA/ЄС-сумісні системи для матеріалів, що контактують з харчовими продуктами; вогнезахисні, радіаційно-стійкі та стійкі до космічного середовища спеціальні затверджувачі для аерокосмічної промисловості.
У нас є інші хімічні речовини для очищення води, такі як поліалюміній хлорид, алюміній хлоргідрат, поліферрісульфат, біохімічні бактерії, поліакриламід і знебарвлювач.