高性能、耐熱型的環氧樹脂品種主要是那些具有耐熱性骨架或可提高交聯密度的多官能度環氧樹脂。環氧樹脂(EP)在高溫下的性能主要取決於膠料的熱變形溫度和熱氧化穩定性。EP本身官能團越多,固化後交聯密度越大,熱變形溫度越高,耐熱性越好,因而選擇多官能團EP是配製耐高溫環氧樹脂膠粘劑的途徑之一。
環氧膠粘劑的高溫性
環氧膠粘劑的高溫性取決於固化物的熱變形溫度和熱氧化穩定性。前者決定了高溫下的力學性能(強度、模量、蠕變等),後者決定了極限使用溫度(分解溫度)。這些都取決於樹脂及固化劑的分子結構和相互的反應性。一般說來,固化物中交聯點間的距離愈短,交聯密度愈大,分子鏈上芳環、脂環、雜環等耐熱剛性基團愈多則熱變形溫度愈高,高溫力學性能愈大,耐熱性愈好,但是脆性也愈大。脆性大會使強度降低,故通常要進行增韌。熱氧化穩定性是指固化物抵抗熱氧化破壞的能力。它與固化物分子的化學結構有關。可添加抗氧劑加以改善。
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一般在無氧氣存在時,環氧樹脂本體熱分解溫度在300℃以上。而在空氣中使用時,一般在180~200℃就會發生熱氧化分解。在此溫度下老化一段時間,強度下降就更大。多數脂環族環氧樹脂在200℃以下比較穩定,但在高於200℃時熱氧化破壞比雙酚A型環氧樹脂更嚴重。這可能是脂環不如芳環穩定的緣故。芳香胺固化的雙酚A型環氧樹脂的熱氧化穩定性比脂環或芳環酸酐固化的雙酚A型環氧樹脂差。因為在胺類固化的環氧樹脂結構中有比較多的羥基。在較低的溫度下就易於產生脫水反應。此外胺類上的N原子也比較容易遭受熱氧化破壞。而酸酐固化物中很少生成羥基。但在290C以上兩類固化劑的環氧固化物分子主鏈都會開始斷裂。由上可知,雙酚A型環氧樹脂的耐高溫性較差。酸酐固化物的耐高溫性優於芳香胺固化物。
一般說來,固化溫度要求高的體係其耐溫性也就高。針對這一個現象,這是由於本身耐溫性高的環氧樹脂和固化劑往往活性較低,在高溫下才能固化完全,所以耐溫性高。
總結
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