Upotreba alifatskih aminova za dobivanje visokokvalitetnih epoksi kompozitnih materijala

Zašto alifatski amini daju brze, snažne epoksidijske ozdravljenja

Kinetika nukleofilnog dodavanja: Kako primarna reaktivnost amina omogućuje brzu želaciju i rani razvoj snage

Kada je riječ o ubrzanju epoksidnog izlječenja, alifatski amini rade svoju magiju kroz nukleofilne procese dodavanja. Primarne aminske skupine (-NH2) u osnovi se brzo raspadaju u te epoksidne prstenove, stvarajući kovalentne veze koje sve brzo povezuju. Ono što se ovdje događa slijedi ono što hemičari nazivaju kinetika drugog reda. Dakle, kada povećamo količinu aminova ili povećamo temperaturu, proces izlječenja ne samo da postaje brži, već postaje eksponencijalno brži. U usporedbi s aromatičnim aminima ili onima latentnim katalizatorima, ove alifatske verzije su mnogo bolje u doniranju elektrona iz njihovih atoma dušika. Testovi pokazuju da mogu povećati otvaranje prstenova za 30-40% u tipičnim DGEBA sustavima. Što je rezultat? Gelacija se događa vrlo brzo, ponekad u roku od pola sata, pružajući presudnu ranom čvrstoću potrebnu za proizvodnju kompozitnih materijala. To je važno jer pomaže spriječiti da vlakna ne budu poravnana tijekom radova postavljanja i smanjuje potrebu za svim vrstama iglica i pribora tijekom proizvodnih ciklusa.

U slučaju da se u skladu s člankom 4. stavkom 1. točkom (a) i (b) Uredbe (EU) br. 1272/2011 ne može učiniti, u skladu s člankom 4. stavkom 1. točkom (b) Uredbe (EU) br. 1272/2011

Diethylenetriamine (DETA) i triethylenetetramine (TETA) su industrijski kriteriji za učinkovitost epoksida koji se čiste u okolini. U reakciji s diglicidil eterom bisfenola-A (DGEBA) pri 23 °C i 50% relativne vlažnosti, oni dosljedno ispunjavaju i premašuju strukturne zahtjeve bez naknadnog zagrijavanja:

Njihova niska molekularna težina i visoka aminska funkcionalnost omogućuju gusto, jednako ukrštanje, što se izravno pretvara u robusne mehaničke performanse u velikim ili toplinski osjetljivim aplikacijama kao što su lopate vjetroturbina ili spojeni elektronički kućišta.

Alifatska aminna strukturaOdnosi svojstava: usklađivanje gustoće prekretnih veza i homogenosti mreže

U slučaju da se primjenjuje primjena ovog standarda, primjenjuje se i primjena primjene ovog standarda.

Kada se upoređuju triaminski učvrstitelji poput TETA i diamini poput DETA, postoji primjetna razlika u formiranju mreže. TETA stvara mnogo gustoće strukture jednostavno zato što pruža oko 50% više reakcijskih točaka u usporedbi s DETA-om, što prirodno dovodi do većeg gustoće križanih veza u cijelom materijalu. Dinamička mehanička analiza je to također prilično uvjerljivo potvrdila. Epoxies koji su oštetljeni TETA obično dostižu temperature staklenog prijelaza (Tg) oko 15 stupnjeva Celzijusa iznad onih napravljenih s DETA. Ova razlika u temperaturi nam govori nešto važno o tome koliko su čvrsto povezani polimerni lanci. Vidimo ovaj učinak i kada testiramo otekline rastvarača. Stavite TETA mreže u aceton i one se šire samo 20 do 30 posto manje od DETA protuzastupnika. To govori puno o strukturnoj čvrstoći ovih materijala. Za svakoga tko radi na razvoju formulacije, ove vrste mjerljivih razlika su vrlo važne. Oni daju formulatorima stvarnu kontrolu nad odabirom prave vrste amina na temelju onoga što je konačnom proizvodu potrebno da izdrži toplinski, kemijski ili strukturalno u svom predvidjenom okruženju primjene.

Uticaj na arhitekturu aminova: Primarni/sekundarni omjer i dužina alkilnih lanaca određuju Tg, čvrstoću pri frakturi i jednakoću u liječenju

Način na koji su molekuli sastavljeni ne samo da je temeljna funkcija, već zapravo određuje kako dobro materijali funkcioniraju. Uzmimo alkilske razdaljine na primjer. Kratke kao što su etilenski mostovi ograničavaju kretanje lanca u usporedbi s dužim propilenskim lancima. To ograničenje podiže temperaturu staklenog prijelaza (Tg) negdje između 25 i 40 stupnjeva Celzijusa, ali dolazi s troškovima jer otpornost na udari pada za oko 35%. Kada su u pitanju aminovi, primarni tipovi reagiraju brže, ali stvaraju čvrste strukture koje se lakše razbijaju. S druge strane, sekundarni aminovi formiraju one fleksibilne veze koje čine materijale bolje savijanjem i ravnomjernijim izliječenjem na površinama. Čini se da je održavanje primarnog i sekundarnog omjera ispod 2:1 većinu vremena u pravu ravnotežu. To pomaže osigurati da se sve pravilno pretvara tijekom obrade bez ostavljanja tih slabih mjesta gdje je otvrdnjavanje bilo nepotpun. Za industrije kojima su potrebni pouzdani materijali, kao što su zrakoplovne komponente ili kućišta baterija u električnim vozilima, pravilan pristup ovoj molekularnoj strukturi čini razliku u dugovječnosti i sigurnosti proizvoda.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju i proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju odgode za proizvodnju od

Kompromit krhkosti: IPDA-in visoki modul (3,2 GPa) nasuprot smanjenoj otpornosti na udar nasuprot DETA-i

Odabir alifatskih aminova znači hodanje po užetu između ukočenosti i čvrstoće u dizajnu materijala. Uzmimo IPDA na primjer. Ova stvar ima stvarno čvrstu cikloalifatnu strukturu koja daje nevjerojatnu otpornost na vuču oko 3,2 GPa. Ali evo uticaja. Ne podnosi udarce baš dobro. Vidimo mikrokrake koji se formiraju kada materijali prolaze kroz ponovljene promjene temperature ili kad ih udare iznenadni udarci. S druge strane, ti aminovi s ravnim lancem kao što je DETA gube određenu ukočenost (oko 2,1 GPa), ali to nadoknađuju boljom apsorpcijom energije zahvaljujući fleksibilnim lancima ugljika koji sve povezuju. Razlog za ovu razmjenu? Sve se svodi na to koliko su stvari usko povezane. IPDA jednostavno ne može spakirati toliko bez da se previše prepun, stvarajući ove čvrste, ali krhke mreže. U međuvremenu, manje gužva u DETA-ijoj strukturi omogućuje lancima da se kreću dovoljno da upiju energiju udara prije nego što prouzrokuju štetu.

Strategije hibridnog čvrstljenja: Kombinacija alifatnih aminova s aromatičnim ili polieterom modificiranim aminima kako bi se zadržala čvrstoća uz povećanje fleksibilnosti

Izazov u uspoređivanju snage i otpornosti doveo je mnoge proizvođače da se okrenu prema hibridnim sustavima za tvrđenje ovih dana. Nedavno istraživanje objavljeno u BMC Chemistryu 2024. pokazalo je nešto zanimljivo kada su pomiješali IPDA s TETA-om u omjeru od 3 prema 1. Što se dogodilo? -Nisam. Držeću čvrstoću na kompresiji oko 94 MPa, ali su vidjeli impresivno 40% povećanje u otpornosti na frakture u usporedbi s korištenjem čiste IPDA. I pogodite što? Vrijeme očuvanja na sobnoj temperaturi također je ostalo u osnovi isto. Ove hibridne formule rade zato što kombinuju aromatske komponente koje pomažu u otpornosti na toplinu zajedno s polieternim dijelovima koji lancima daju veću fleksibilnost, stvarajući takvu vrstu međusobno isprepletene mrežne strukture. Kada materijali formiraju ove odvojene faze tijekom obrade, oni zapravo postanu točke gdje se stres nakuplja. To dovodi do formiranja sitnih pukotina na kontroliran način koji apsorbiraju energiju umjesto da dozvole da se oštećenje nekontrolirano širi. Tako dobivamo bolju zaštitu od kvarova bez gubitka brzog vremena za čvrstenje i jakih mehaničkih svojstava koji dolaze od alifatskih spojeva.

FAQ odjeljak

Što su alifatski aminovi?

Alifatski aminovi su klasa aminova koji uglavnom sadrže molekularne strukture otvorenog lanca, obično s ugljikov-azotnim vezama. Oni se koriste u epoxi-tvrdnjačkim procesima zbog svoje sposobnosti da brzo pokrenu reakcije unakrsne povezivanja.

Kako radi epoksi?

Epoxiji koji se čiste u okolini dizajnirani su tako da se tvrde na sobnoj temperaturi bez potrebe za dodatnim grijanjem. Upotreba tvrdilica poput dietilenetriamina (DETA) i trietilenetramina (TETA) osigurava brzo tvrđenje i visoku čvrstoću na vladanje.

Koja je razlika između primarnih i sekundarnih aminova u epoksidnom čvrstjenju?

Primarni aminovi reagiraju brže u epoksidnom oštrijevanju, što dovodi do čvrstijih struktura, dok sekundarni aminovi formiraju fleksibilnije veze, što rezultira boljom savijanjem i čak oštrijevanjem preko površina.

Što znači korištenje hibridnih metoda za očuvanje?

Strategije hibridnog čvrstljenja kombiniraju alifatske amine s aromatičnim ili polieterom modificiranim aminima kako bi se uravnotežila čvrstoća i fleksibilnost, pružila poboljšana otpornost na lomove i zadržala bitna mehanička svojstva.