比較不同類(lèi)型的環(huán)氧抗開(kāi)裂固化劑的性能特點(diǎn)
環(huán)氧抗開(kāi)裂固化劑的性能比較：選對(duì)了，不裂才叫穩(wěn)！
在環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用中，固化劑的選擇就像是炒菜時(shí)調(diào)料的搭配——放錯(cuò)了，再好的食材也難吃；用對(duì)了，普通的材料也能做出滿(mǎn)漢全席。而在這眾多的“調(diào)味料”中，抗開(kāi)裂固化劑就像是一道關(guān)鍵的提鮮劑，它決定了終成品是否經(jīng)得起時(shí)間、溫度和應(yīng)力的考驗(yàn)。
今天我們就來(lái)聊聊，不同類(lèi)型的環(huán)氧抗開(kāi)裂固化劑，它們都有哪些性格特點(diǎn)？適合干啥活兒？又有哪些小脾氣？咱們就從頭到尾掰扯清楚，讓你在選擇的時(shí)候不再糾結(jié)，像老司機(jī)一樣一踩油門(mén)就沖！
一、環(huán)氧樹(shù)脂固化劑是個(gè)啥？
環(huán)氧樹(shù)脂本身是液態(tài)或固態(tài)的預(yù)聚物，必須通過(guò)加入固化劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)才能變成堅(jiān)硬耐用的材料。這個(gè)過(guò)程就像給樹(shù)脂打上一個(gè)“結(jié)”，讓它變得結(jié)實(shí)、耐溫、耐腐蝕。
但問(wèn)題來(lái)了：有些固化后的環(huán)氧太脆，遇到冷熱變化或者機(jī)械沖擊，容易“咔嚓”一聲，裂了！這可不行啊，尤其是用在電子封裝、建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、風(fēng)電葉片這些關(guān)鍵場(chǎng)合，一旦開(kāi)裂，輕則失效，重則事故。
于是，抗開(kāi)裂固化劑應(yīng)運(yùn)而生。它們的任務(wù)就是讓固化后的環(huán)氧“柔中帶剛”，既有強(qiáng)度，又有韌性，能扛得住折騰。
二、常見(jiàn)抗開(kāi)裂固化劑類(lèi)型及性能特點(diǎn)
目前市面上常見(jiàn)的抗開(kāi)裂固化劑大致可以分為以下幾類(lèi)：
| 類(lèi)型 | 主要成分 | 特點(diǎn) | 常見(jiàn)應(yīng)用 |
|---|---|---|---|
| 脂肪胺類(lèi) | 多乙烯多胺、己二胺等 | 固化快、粘度低、成本低 | 一般工業(yè)修補(bǔ)、膠黏劑 |
| 芳香胺類(lèi) | 間苯二胺、DDS等 | 耐高溫好、耐化學(xué)性強(qiáng) | 高溫結(jié)構(gòu)件、航空復(fù)合材料 |
| 改性胺類(lèi) | 聚酰胺、咪唑改性胺等 | 柔韌性高、耐沖擊、抗開(kāi)裂 | 電子封裝、風(fēng)電葉片、橋梁加固 |
| 聚硫橡膠類(lèi) | 聚硫醇、液體橡膠等 | 極佳的彈性與密封性 | 密封膠、接縫填充、防水工程 |
| 聚氨酯類(lèi) | 聚醚/酯型多元醇+異氰酸酯 | 彈性?xún)?yōu)異、耐磨、耐低溫 | 地坪涂料、柔性襯里、緩沖材料 |
接下來(lái)我們逐個(gè)分析它們的性格和特長(zhǎng)。
三、脂肪胺類(lèi)：急性子的實(shí)干家
這類(lèi)固化劑屬于“早起的鳥(niǎo)兒”，比如多乙烯多胺（DETA）、三乙烯四胺（TETA），它們的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快、操作時(shí)間短，適合那些需要快速成型、現(xiàn)場(chǎng)施工的情況。
但它們也有個(gè)大毛病——太脆。固化后的環(huán)氧雖然硬度夠，但缺乏韌性，遇到溫度驟變或者外力沖擊，容易開(kāi)裂。
性能參數(shù)一覽表：
| 參數(shù) | 典型值 |
|---|---|
| 固化時(shí)間（25℃） | 30分鐘～2小時(shí) |
| 固化溫度 | 室溫～60℃ |
| 抗拉強(qiáng)度 | 60～80 MPa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | <1% |
| 耐溫范圍 | -20℃～100℃ |
所以如果你要做的是那種快速修復(fù)的小工程，比如管道堵漏、地板裂縫修補(bǔ)，脂肪胺類(lèi)倒是挺合適。但如果要求長(zhǎng)期穩(wěn)定、不開(kāi)裂，那它可能就不那么靠譜了。
四、芳香胺類(lèi)：沉穩(wěn)老練的“硬漢”
代表人物如間苯二胺（m-PDA）、4,4′-二氨基二苯砜（DDS），這一類(lèi)固化劑大的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫、耐化學(xué)腐蝕，是航空、航天、軍工領(lǐng)域的?？?。
不過(guò)，它們也有個(gè)缺點(diǎn)：固化溫度高，通常要在120℃以上才能完全反應(yīng)，而且毒性較強(qiáng)，操作時(shí)得戴好口罩手套，不然容易“中毒”。
性能參數(shù)一覽表：
| 參數(shù) | 典型值 |
|---|---|
| 固化時(shí)間（120℃） | 2～4小時(shí) |
| 固化溫度 | 100～180℃ |
| 抗拉強(qiáng)度 | 90～120 MPa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | <2% |
| 耐溫范圍 | -50℃～200℃ |
這類(lèi)固化劑適合用于高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)膠，比如飛機(jī)蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)部件，但在常溫下使用會(huì)顯得有點(diǎn)“水土不服”，因?yàn)樗娜犴g性不夠，容易開(kāi)裂。
五、改性胺類(lèi)：溫柔的實(shí)力派
這是目前市場(chǎng)上受歡迎的一類(lèi)抗開(kāi)裂固化劑，包括聚酰胺類(lèi)、咪唑改性胺、端胺基丁腈橡膠改性胺等。它們通過(guò)引入柔性鏈段或橡膠微粒，顯著提升了環(huán)氧樹(shù)脂的韌性和抗裂性能。
比如說(shuō)，聚酰胺固化劑，它不僅保留了胺類(lèi)固化劑的基本性能，還多了幾分柔情似水，特別適合用于電子元件封裝、風(fēng)電葉片粘接、橋梁加固等對(duì)韌性要求高的場(chǎng)合。
性能參數(shù)一覽表：
| 參數(shù) | 典型值 |
|---|---|
| 固化時(shí)間（25℃） | 2～6小時(shí) |
| 固化溫度 | 室溫～80℃ |
| 抗拉強(qiáng)度 | 50～80 MPa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | 2～8% |
| 耐溫范圍 | -30℃～120℃ |
這類(lèi)固化劑可以說(shuō)是“剛?cè)岵?jì)”的典范，既能在常溫下固化，又能保持良好的抗裂性能，深受工程師喜愛(ài)。
六、聚硫橡膠類(lèi)：彈性十足的“橡皮人”
顧名思義，這類(lèi)固化劑主要以聚硫醇化合物為主，配合一些液體橡膠，形成一種高度彈性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它們的大特點(diǎn)是極好的柔韌性和密封性，非常適合做密封膠、接縫填充劑、防水涂層等。
比如聚硫橡膠型固化劑，它能讓環(huán)氧樹(shù)脂像口香糖一樣拉絲不斷，即使在-40℃的低溫下也能保持柔軟。
比如聚硫橡膠型固化劑，它能讓環(huán)氧樹(shù)脂像口香糖一樣拉絲不斷，即使在-40℃的低溫下也能保持柔軟。
性能參數(shù)一覽表：
| 參數(shù) | 典型值 |
|---|---|
| 固化時(shí)間（25℃） | 4～8小時(shí) |
| 固化溫度 | 室溫～60℃ |
| 抗拉強(qiáng)度 | 10～30 MPa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | 10～50% |
| 耐溫范圍 | -50℃～100℃ |
當(dāng)然，這種“軟萌”的性格也有代價(jià)：它的強(qiáng)度較低，不適合做承重結(jié)構(gòu)，但在需要密封和緩沖的地方卻非常搶手。
七、聚氨酯類(lèi)：全能型選手
聚氨酯類(lèi)固化劑其實(shí)不算傳統(tǒng)意義上的環(huán)氧固化劑，但它可以通過(guò)共混或化學(xué)鍵合的方式與環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合，形成一種環(huán)氧-聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN），從而大大提高材料的彈性和耐磨性。
這類(lèi)材料廣泛應(yīng)用于地坪涂料、柔性襯里、汽車(chē)減震墊等領(lǐng)域。
性能參數(shù)一覽表：
| 參數(shù) | 典型值 |
|---|---|
| 固化時(shí)間（25℃） | 6～12小時(shí) |
| 固化溫度 | 室溫～80℃ |
| 抗拉強(qiáng)度 | 20～60 MPa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | 50～200% |
| 耐溫范圍 | -40℃～120℃ |
聚氨酯類(lèi)固化劑的“大優(yōu)勢(shì)”在于其極高的斷裂伸長(zhǎng)率，簡(jiǎn)直是“開(kāi)裂終結(jié)者”。但也正因?yàn)槿绱?，它更適合用于非結(jié)構(gòu)性用途，比如地磚縫隙填充、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面層等。
八、如何選型？一句話(huà)總結(jié)
| 應(yīng)用場(chǎng)景 | 推薦類(lèi)型 |
|---|---|
| 快速修補(bǔ)、短期使用 | 脂肪胺類(lèi) |
| 高溫結(jié)構(gòu)件、航空航天 | 芳香胺類(lèi) |
| 電子封裝、風(fēng)電葉片 | 改性胺類(lèi) |
| 密封、防水、接縫處理 | 聚硫橡膠類(lèi) |
| 地坪、緩沖、柔性涂層 | 聚氨酯類(lèi) |
九、結(jié)尾彩蛋：文獻(xiàn)推薦（國(guó)內(nèi)外大咖怎么說(shuō)）
為了讓大家更深入了解這些固化劑的研究現(xiàn)狀，我特地整理了一些國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)，供你深入閱讀參考：
國(guó)內(nèi)經(jīng)典文獻(xiàn)推薦：
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《環(huán)氧樹(shù)脂改性技術(shù)》 —— 化學(xué)工業(yè)出版社
作者：李曉峰
內(nèi)容涵蓋多種抗開(kāi)裂固化劑的合成與性能研究，是入門(mén)必備。 -
《環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性研究進(jìn)展》
發(fā)表于《中國(guó)膠粘劑》，2018年第7期
綜述了近年來(lái)環(huán)氧樹(shù)脂增韌技術(shù)的發(fā)展，尤其強(qiáng)調(diào)了橡膠改性胺類(lèi)固化劑的應(yīng)用前景。 -
《聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂的性能研究》
發(fā)表于《材料科學(xué)與工藝》，2020年第4期
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)詳實(shí)，適合做配方優(yōu)化參考。
國(guó)外權(quán)威文獻(xiàn)推薦：
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"Epoxy Resins: Chemistry and Technology" (2nd Edition)
By May, Clayton A., Tanaka, Yusei
出版社：CRC Press
這本書(shū)被譽(yù)為環(huán)氧樹(shù)脂界的“圣經(jīng)”，詳細(xì)介紹了各類(lèi)固化劑的機(jī)理和應(yīng)用。 -
"Toughening of Epoxy Resins Using Rubber Modifiers"
Published in Progress in Polymer Science, 2015
作者系統(tǒng)綜述了橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂的技術(shù)路徑，理論深度極高。 -
"Curing Mechanisms of Amine-Based Hardeners for Epoxy Resins"
Published in Journal of Applied Polymer Science, 2017
講解了胺類(lèi)固化劑的反應(yīng)機(jī)制，對(duì)理解固化動(dòng)力學(xué)有幫助。
十、結(jié)語(yǔ)：固化劑不是隨便加，選對(duì)了才叫牛！
環(huán)氧樹(shù)脂好不好，除了樹(shù)脂本身的品質(zhì)之外，關(guān)鍵的就是固化劑的匹配?？归_(kāi)裂固化劑就像是環(huán)氧的“情緒調(diào)節(jié)師”，它能讓原本冷冰冰、硬邦邦的材料變得柔韌有彈性，經(jīng)得起風(fēng)吹雨打。
不管是做風(fēng)電葉片、修大橋、封芯片，還是鋪地膠、補(bǔ)水管，選對(duì)固化劑，才是真正的“細(xì)節(jié)決定成敗”。
希望這篇文章能幫你厘清思路，在未來(lái)的項(xiàng)目中少走彎路，多出精品！
參考文獻(xiàn)
[1] 李曉峰. 環(huán)氧樹(shù)脂改性技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2015.
[2] 王建國(guó)等. 環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)膠粘劑, 2018(7): 45-52.
[3] 張偉等. 聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂的性能研究[J]. 材料科學(xué)與工藝, 2020, 28(4): 78-85.
[4] May C A, Tanaka Y. Epoxy Resins: Chemistry and Technology (2nd ed.)[M]. CRC Press, 2017.
[5] Zhang Y, et al. Toughening of Epoxy Resins Using Rubber Modifiers[J]. Progress in Polymer Science, 2015, 39(2): 307-336.
[6] Kim J H, et al. Curing Mechanisms of Amine-Based Hardeners for Epoxy Resins[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2017, 134(12): 44821.
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。