Kietiklio tipo poveikis epoksidų savybėms

Amino tipo kietiklių chemija epoksidų dervų sistemose

Epoksidų derva dažnai yra gaunama kartu su amino kietikliais dėl jų plačios reakcingumo srities ir subalansuotos stiprumo savybės. Šie tinklatakiai sukelia tinklinimąsi per nukleofilinę pridėtį, kai aminų grupės (-NH) reaguoja su epoksidų žiedais, sudarydamos 3D termoreaktyvinio plastiko struktūrą. Aplankymo duomenys labai skiriasi – parafininiai tipai aplanko per 3 val. iki 24 val. esant 25°C (68°F), o aromatiniai tipai aplanko esant aukštesnei temperatūrai, kad būtų pasiektas geriausias polimerizacijos rezultatas.

Reakcijos mechanizmai, darantys poveikį aplankymo kinetikai

Pirminės ir antrinės aminų grupės tiesiogiai reaguoja su epoksi grupėmis per žingsninio augimo polimerizaciją, o tretinės aminų grupės katalizuoja anioninį grandininio augimo mechanizmą. Alkilų grupės alifatinėse aminose taip pat turi elektronų donorinį efektą, dėl kurio kietėjimo sparta yra 30–40 % didesnė nei aromatinėse sistemose. Tokia reakcingumo savybė leidžia reguliuoti laikymo trukmę – nuo 15 minučių veikiančių klijų iki 8 valandų trunkančių pramoninių dangų.

Termoinertumo privalumai aukštos temperatūros sritims

Aminais sukietintos epoksidinės dervos turi skaidymosi temperatūrą virš 180 °C (356 °F), todėl jos tinka naudoti aviacijos kompozituose ir automobilių variklių skyriuose. Cikloalifatinės aminos užtikrina geresnį termoinertumą dėl standžių ciklinių struktūrų, tuo tarpu boras arba fosforo priedai leidžia pasiekti UL 94 V-0 liepsnos atsparumo klase elektroizoliacijai.

Drėgmės jautrumo apribojimai drėgnose aplinkose

Hidrofilinės aminų kietiklės sugeria aplinkos drėgmę esant santykinės drėgmės >60%, dėl ko sutrinka visiškas sukietėjimas ir sumažėja tempties stipris 15–20%. Gamintojai šiam reiškiniui naudoja hidrofobinius modifikatorius, tokio tipo kaip kardanolis arba siloksanas, kurie jūros aplinkoje sumažina vandens adsorbciją perpus.

Palyginamasis klampumo reguliavimas taikymo metu

Nemodifikuotos aminų kietiklės paprastai turi klampumą nuo 200 iki 500 cP. Reaktyvūs skiedikliai, tokie kaip glicidilo eteriai, sumažina klampumą iki 80–120 cP, leidžiant atlikti pluošto armuotų kompozitų sluoksnio formavimą be lašėjimo. Didesnės molekulinės masės poliaminai (1000–2000 cP) yra skirti tarpo užpildymo klijams.

Anhidrido kietiklės temperatūrai atspariems epoksi dervoms

Anhidrido kietiklės suteikia puikią terminę stabilumą, išlaiko ilgalaikį poveikį virš 150°C. Jų aromatinė struktūra atspindi termoinertumą, todėl jos idealiai tinka aviacijos ir automobilių pramonėje.

Vėluojančios egzoterminės reakcijos mažinančios vidinius įtempimus

Anhidrido-epoksių polimerizacija rodo vėluojančius egzoterminius pikus, sumažindama terminių gradientų ir susitraukimo įtampas storoje lydinyje. Ištęsta gelifikavimo trukmė (~90–120 minučių) sumažina kompozito įrankių deformavimą 40–60 %.

Dielektrinės savybės yra būtinos elektronikos izoliavimui

Anhidridais sukietintos epoksės užtikrina puikią dielektrinę stiprą (>20 kV/mm) su labai maža jonine užteršimu (<10 ppm), atitinkančia IPC-CC-830B standartus galios moduliams ir transformatorių izoliacijai. Šie mišiniai sumažina dalinį iškrova 30 % lyginant su standartiniais dervomis jungiamosioms plokštėms.

Poliamidų kietikliai padidina lankstumą epoksių dervų klijų sudėtyse

Poliamidų kietikliai sukuria lankstius klijus, kurie atlaiko vibracijas ir terminį ciklą. Jų ilgos angliavandenių grandinės padidina elastingumą neprarandant adhezijos stiprumo – poliamidais sukietintos epoksės išlaiko 85 % adhezijos stiprumo po 1000 terminio šoko ciklų (-40 °C iki 100 °C).

Pagrindiniai lankstumo privalumai

• Pritaiko šiluminio plėtimosi skirtumus
• Sugeria mechanines vibracijas
• Palaiko ryšių vientisumą lanksčiomis pagrindais
• Mažina mikroįtrūkimą deformuojant

Fenalkaminės specialiosios kietiklių įtakos cheminiam atsparumui

Fenalkaminiai kietikliai suteikia puikų cheminį atsparumą, išlaikydami daugiau nei 500 valandų panardinimus agresyviuose tirpikliuose ir ekstremaliuose pH. Jų drėgmės toleravimas sumažina paviršiaus defektus, tokius kaip aminų nublizgimas, jūros aplikacijose mažinant atmesties rodiklius 40%.

Šie mišiniai efektyviai kristalizuoja esant temperatūrai iki 0°C, todėl yra ideališkai tinkami šalčio sąlygoms, o jų dielektrinė stipris palaiko elektros izoliavimą. Technologinių įrenginių priežiūros ciklai chemijos gamyklose su fenalkamino sistemomis pratęsiami 2–3 kartus ilgiau.

Termomechaninių savybių pokyčiai pagal kietiklio chemiją

Stiklo perdavimo temperatūros poslinkiai tarp formuliacijų

Modifikuoti aminų kietikliai padidina stiklo perdavimo temperatūras (T _g ) dėl standžių aromatinių grupių integracijos sumažėjo 38%. Kiekvieną kartą padidinus tinklelinio tankį 10%, terminiai optimizuotose sistemose temperatūra _g pakyla maždaug 15°C.

CTE valdymas pagrindo suderinamumui

Lėtai kietinantys anhidrido kietikliai sumažina šiluminio plėtimosi koeficiento (CTE) skirtumus 22%, pasiekiant reikšmes, kurios skiriasi tik 1,5 ppm/°C nuo aliuminio pagrindų naudojamų lėktuvų klijavimui.

Atsparumo ir lankstumo kompromisinės galimybės modifikuotose sistemose

Poliamido modifikuotos sistemos padidina plyšimo atsparumą 47%, tačiau sumažina lankstumą 12–18%. Hibridiniai kietikliai balansuoja šias savybes, pasiekiant 30 kN/m plyšimo stiprumą ir išlaikant 85% lenkimo savybių.

Kietiklių kietinimo laiko optimizavimo strategijos epoksidiniams dervoms

Kaitinant temperatūrą iki 120°C, sukietėjimo laikas sutrumpėja 85–92 % lyginant su kietėjimu kambario temperatūroje. Modifikuoti aminų kietikliai leidžia pasiekti „kietinimą pagal poreikį“ funkciją ir sub-60 sekundžių kietinimo laiką, o dviejų komponentų injekcinės sistemos užtikrina <2 % maišymo santykio nuokrypį. Pailgintos naudojimo trukmės formulės suteikia 6+ mėnesių atsparumą lentynose su visišku kietinimu per trumpesnį nei 5 minučių laiką po panaudojimo.

Rinkos nulemtas pasirinkimas skatina darną ir pritaikymo specifiką, inovacijos orientuotos į elektrinių automobilių baterijas, vėjo turbinų mentis bei korozijai atsparius sluoksnius.

Dažnai užduodami klausimai

Kokie yra aminų tipo kietiklių privalumai epoksidinių dervų naudojime?

Aminų tipo kietikliai siūlo platų reakcingumo diapazoną ir subalansuotą stiprumą. Jie leidžia greitą kietinimo laiką ir padidintą termo stabilumą, ypač karštai atsparioms aplikacijoms.

Kodėl anhidridiniai kietikliai naudojami temperatūrai atsparioms epoksidinėms dervoms?

Anhidrido kietikliai suteikia puikią terminę stabilumą, atlaiko ilgalaikį veikimą aukštoje temperatūroje ir turi puikias dielektrines savybes, todėl jie yra ideališki naudoti aviacijos ir automobilių pramonėje.

Kaip poliamido kietikliai padidina lankstumą epoksidiniuose klijavimo preparatuose?

Poliamido kietikliai sukuria lanksčius klijus, kurie gali atlaikyti vibracijas ir terminį ciklą. Jie turi ilgas angliavandenių grandis, kurios padidina elastingumą neprarandant sukibimo stiprumo.

Kokios yra fenalkaminio specialaus kietiklio savybės?

Fenalkaminio tipo kietikliai turi puikią cheminę atsparumą, drėgmės toleranciją ir efektyviai kietėja esant žemai temperatūrai, todėl pailginami priežiūros intervalai ir sumažinami paviršiaus defektai.

Kaip galima optimizuoti kietinimo laiką epoksidinėms dervoms?

Kietinimo laiką galima optimizuoti pakeliant temperatūrą ir naudojant modifikuotus aminokietiklius su „kietinimu pagal užklausą“ funkcionalumu. Šie metodai reikšmingai sutrumpina kietinimo trukmę, išlaikant produktyvumą.