改性环氧树脂的研究与应用范围1

固化剂:环氧树脂的固化剂很多,如胺类固化剂、酸酐类固化剂。过去大多采用乙二胺,多乙烯乙二胺、半酮亚胺等。它们的主要缺点是刺激性气味太浓,不利于人体健康,且在有水条件下固化反应难以进行,为此,我们根据环氧树脂固化原理和环氧树脂固化物脆性的特点以及固化剂能在室温、潮湿、有水情况下能固化等实际要求,通过大量试验确定用酚醛胺、低分子聚酰胺和改性的双氰胺固化环氧树脂完全能满足要求。

稀释剂:糠醛-丙酮(自配)

建筑原材:砂、水泥、石2·2原材配比的确定本文所研究的配比是以砂∶水泥∶环氧树脂=1·5∶1∶1(传统配比)为基准,确定固化剂、稀释剂的掺量,找出其最佳配比。

2·2·1固化剂配方及配比的确定

以基准配比为基础,当改性的双氰胺掺量、稀释剂一定时,改变酚醛胺、低分子聚酰胺的比例,确定出二者的掺比。

按砂∶水泥∶环氧树脂=1·5∶1∶1的比例备料,每次加定量的改性的双氰胺,稀释剂。不同比例的酚醛胺、低分子聚酰胺加入上述所配浆液中,其强度及凝固时间情况 由图可知改性双氰胺、稀释剂一定时,当酚醛胺∶低分子聚酰胺=2∶1时,固化时间、强度综合达到最佳,这是由于该混合液中含有酚羟基及胺活性氢,大大加强了反应活性,提高了胺基环氧基团对环氧树脂的固化反应速度,同时固化剂带有酚醛骨架结构,能进一步提高热变形温度,改善固化体系耐热性和耐腐蚀性。

2·2·2改性双氰胺掺量的确定

每次取定量的环氧树脂,稀释剂。酚醛胺和低分子聚酰胺以2∶1的掺量加入,改变改性双氰胺的掺量,室温下测得各配比的固化时间及抗压强度(见图2)。

由图2可知,当酚醛胺∶低分子聚酰胺∶改性双氰胺=2∶1∶3时,固化时间达到最佳效果,粘度效果基本达最佳效果。

改性双氰胺是一种潜伏性固化剂,随着反应的进行,它在环氧树脂中的溶解度增大,参与反应的双氰胺增多,改性产物破坏了双氰胺的结晶性,在环氧树脂中的溶解度增大,参与反应的固化剂增多,提高体系的固化速度,减少了浆液的固化时间。

2·2·3稀释剂用量的确定

由于环氧树脂本身粘度很大,直接用于浇粘可操作性不好,因此需要加稀释剂降低环氧树脂本身粘度。目前,使用的稀释剂主要有三类,第一类为非活性稀释剂,如苯、甲苯、丙酮等。它们在固化过程中会挥发,引起较大的体积收缩,且其本身不参加环氧树脂的反应,使用量受到限制,因而粘度降低受到一定的限制。第二类为有一个及一个以上的环氧基团的低分子化合物。它们能参与固化反应,但其本身粘度太大,可稀释性较差,使浆液的可操作性降低。第三类为糠醛-丙酮稀释剂,糠醛和丙酮都是粘度很低的有机溶剂,在反应前可以作为环氧树脂的有效稀释剂,同时也能相互反应生成呋喃树脂,且可以和环氧树脂一起生成互穿网状结构,它的主要作用有:①降低其粘度,提高浆液可操作性。②增加固化物的韧性。

综合各种因素,我们使用糠醛-丙酮为稀释剂。

稀释剂用量对环氧树脂的粘度、固化时间有很大影响。具体请况见图

由图3可知,随着稀释剂用量的增加,粘度降低,但固化时间显著增加,当糠醛-丙酮稀释剂用量大约为环氧树脂的10%时,对固化时间影响不大,且可以降低浆液粘度。故我们确定糠醛-丙酮稀释剂用量大约为环氧树脂的10%。

2·2·4固化剂与环氧树脂比例的确定

固化剂采用酚醛胺∶低分子聚酰胺∶改性双氰胺=2∶1∶3比例配制,稀释剂采用糠醛-丙酮,且用量大约为环氧树脂的10%。

改变固化剂与环氧树脂比例,其产品性能如表1,只有当固化剂与环氧树脂的比例合适时,固化时间才适中,产品性能较好。

改性环氧树脂的研究与应用范围


由表1可知:当M(环氧树脂)∶m(固化剂)=100∶10时,固化时间最短,且浆液表面性能最好。它将固化剂中的活性氢、胺基作用发挥了最大。当固化剂用量增加时,浆液表面粘度太大,溶剂过剩,当固化剂用量不够时,浆液整体粘度不够,强度不能满足要求。综上所述,环氧树脂浆液的配比为:环氧树脂∶糠醛-丙酮(稀释剂)∶酚醛胺∶低分子聚酰胺∶改性双氰胺(固化剂)=100∶10∶3·3∶1·7∶5。

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