环氧树脂固化剂固化条件及配方54264[业界经验]

1、环氧树脂固化剂固化条件及配方(一) 表1-1 多胺固化剂的性质 类别名称略称密度/gml-1室温状态黏度/Pas熔点/脂肪胺二乙烯三胺DETA0.954液态0.005-三乙烯四胺TETA0.98液态0.019-四乙烯五胺TEPA1.00液态0.001-二乙氨基丙胺DEPA-液态-乙二胺EDA-液态-聚酰胺-多胺-基于胺值不同，可由半固态至液态半固态(胺值90)液态1.02.5（胺值600）-脂环族孟烷二胺MDA-液态0.019-异佛尔酮二胺IPDA0.924液态0.018-N-氨乙基哌嗪N-AEP-液态-3,9-双(3-胺丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺十一烷加合物ATU加合物-液态-脂肪族

2、双(4-胺基-3-甲基环己基)甲烷-0.945液态因加合物种类而异-双(4-胺基环己基)甲烷-0.95固态0.0640芳香族间苯二甲胺m-XDA1.05结晶体液体-二氨基二苯基甲烷DDM1.05固体-89二氨基二苯基砜DDS1.33固体-175间苯二胺m-PDA0.95固体-62其他双氰胺DICY-固体-207210己二酸二酰肼AADH-固体-180表1-2 BA树脂与多胺固化剂的固化条件、性能及应用类别名称胺当量(固化剂)(%) 适用期标准固化条件HDT/特点用途优点缺点粘层浇涂接压铸料脂肪胺DETA20.6510820min常温4天+10030min90125低黏度、室温速固适用期短、白化

3、现象TETA24.461292030min常温4天+10030min98124各种机械性能均衡毒性(分子质量愈小毒性愈大)TEPA27.1714122040min常温7天+10030min115室温固化、长的适用期低温性能、电性能耐热性低，耐药品性毒性DEPA65粘接8浇注4层压614h654h+1151h85-聚酰胺-多胺-90600-0.54h因胺值而不同常温7天+602h55113配比范围宽，机械性能均衡，粘接性、耐水性耐热性，耐药品性脂环胺MDA42.5226h802h+13030min148158低黏度、耐热性、耐稳定性因吸收CO2而发泡IPDA41241h804h+1501h-与M

4、DA同与MDA同在室温下只固化至B-阶段与DE-TA、TETA同N-AEP4320222030min常温3天+20030min110120与DETA、TETA同冲击性与MDA同在室温下只固化至B-阶段与DE-TA、TETA同ATU加合物45133-12h常温7天+602h5581适用长期、速固，配比宽，可挠性、粘接性、透明无色固化物耐热性-60-3h802h+1502h155160耐热性、高温机械性，高温电性能-53-603h+1502h150耐热性、高温机械性，高温电性能-芳香胺m-XDA34.1161820min常温7天+601h130150常温固化，使用期长、耐热性因吸收CO2而发泡DD

5、M49.625308h802h+1504h150耐热性、电性能、耐药品性混合操作，固化物着色m-PDA3414166h802h+1504h150类似DDM类似DDMDDS62.13035约1年1102h+2004h180190适用期长，耐热性混合操作，混合物高黏其他DICY20.9-612月1601h+18020min125潜伏性，半固化物贮存稳定混合操作，高温固化AADH-潜伏性，可挠性混合操作 方括号中为标准用量 室温，样品量100g =良好 =差 表1-3 不同类型固化剂-环氧树脂固化物性能比较固化剂(固化剂)(%)凝胶时间/min固化周期热变形温度/抗压强度/MPa抗压模量/GPa压缩

6、形变(%)DETA123025凝胶+1002h122115.353.57-薄荷烷二胺(或MDA)224801002h+2003h151133.862.688.0N-AEP20203025凝胶+1502h11094.131.9210.5聚酰胺树脂10018025凝胶+1203h5849.431.4113.0固化剂抗拉强度/MPa抗拉模量/GPa断裂伸长率/%介电强度/kVmm-1介电常数23,60Hztan耐化学性,质量增量(%)60Hz103Hz沸丙酮3h沸水24hDETA74.832.816.318.324.10.0150.0200.630.51薄荷烷二胺(或MDA)61.783.022.9

7、18.125.30.0050.0181.701.51N-AEP65.902.758.815.763.00.0180.025破坏2.80聚酰胺树脂37.761.689.02.763.20.0350.033破坏3.60 所用原料树脂：环氧当量=180195的双酚A型环氧树脂；凝胶时间在23用药1.1L舞料测定。表1-4 二乙烯三胺的质量分数对固化物的硬度及耐化学腐蚀性能的影响(二乙烯三胺)不同温度下的巴科尔硬度沸水中3h沸丙酮中3h后256080100120巴科尔硬度增重(%)巴科尔硬度增重(%)6330-250.8207.44734180-270.7003.6683526120-310.4812

8、1.66938251610310.45250.8010372618100320.44310.5211382621100330.49350.541236272280310.46350.201334271650300.48350.26 所用树脂为环氧当量为190的双酚A型环氧树脂，室温凝胶后在110固化4h。理论计算二乙烯三胺质量分数=10.8%。 表1-5 分别用三乙烯四胺、低分子聚酰胺树脂固化东都化成YD型环氧树脂的性能对比树脂型号(三乙烯四胺)/%(低分子聚酰胺)/%使用期/min抗弯强度/MPa抗拉强度/MPa抗压强度/MPa粘结力/MPa硬度(洛氏)热变形温度/冲击韧性/(kJm-2)M

9、级P级YD-11510-5061.7835.30100.030.61-37461.6-5013040.2137.2750.997.5572-392.3YD-12710-5044.1322.56109.343.92-60541.1-5013056.8836.2862.966.0877-422.0YD-12810-546.1924.52113.764.12-61551.2-5013076.4939.2362.376.3780-432.1 固化测试条件：100g树脂配料，20固化7d后测定强度。热变形温度为负荷2.5kg 14d后测定，低分子聚酰胺胺值为350。表1-6 在24下环氧树脂的环氧基残留

10、量固化时间/h环氧基残留量/(%)固化时间/h环氧基残留量/(%)0100.09541.7292.512441.226.545.512540.83143.9-表1-7 固化温度与剪切强度的关系固化温度/固化时间/h抗剪强度/MPa固化温度/固化时间/h抗剪强度/MPa202560.012.3950.540.0-360.020.01450.542.0表1-8 芳胺的影响芳胺名称芳胺用量(m)/g热变形温度/无080间苯二胺3.81044,4-二氨基二苯甲烷6.593表1-9 KH-514胶粘剂的耐老化性能老化项目室温抗剪强度/MPa60抗剪强度/MPa不均匀扯离强度/kNm-1老化前25.020

11、.05360，30天25.225.4-60，相对湿度98%，30天26.722.0-广州地区，3年大气老化23.416.331海水，30天22.422.2-煤油，135天22.621.6-丙酮，135天19.617.4-酒精，135天17.217.6-表1-10 低分子聚酰胺固化物性能固化剂热变形温度/抗弯强度/MPa抗弯模量/GPa抗拉强度/MPa断裂伸长率/%冲击韧度/(kJm-2)巴氏强度V-11545771.6428-5060V-1257085911051.82.2568-6575V-140110115982.256-1.12.76971V-115：n(二聚酸)：n(DTA)=2：3；

12、胺值238V-125：m(二聚酸)：n(DTA)=1：2；胺值345V-140：m(二聚酸)：n(DTA)=1：2；胺值375表1-11 脂环族多元胺的固化物性能固化剂(%)热变形温度/抗弯强度/MPa抗弯模量/GPa抗拉强度/MPa断裂伸长率(%)冲击韧度/kJm-2硬度(洛氏M)介质常数50Hz,23功率因数50Hz,23体积电阻率/cmC-260331301501072.6477-4.00.00521016MDA622148158109123-642.91.62.2105-IPDA241491254.30733.6-3.80.00211016HM30150100-50-1083.1-11

13、016N-AEP20100120100-648.85.46.595105-m-XDA16181301501243.07756.7-4.00.00521016表1-12 芳香胺二胺的固化物性能固化剂(%)热变形温度/抗弯强度/MPa抗弯模量/GPa抗压强度/MPa抗拉强度/MPa断裂伸长率(%)冲击韧度/kJm-2硬度(洛氏M)介质常数50Hz,23功率因数50Hz,23体积电阻率/cmm-PD274563.01.11.61083.30.007-DDM27301551232.774574.41.62.71064.40.00411015DDS35401751263.0-6

14、03.3-110-m(PDA):m(DDM)=6:4201501153.174564.82.71051104.50.00611016m(DDM)m(IPDA)=4:625155116-3.40.012-表1-13 芳香胺固化环氧树脂的耐化学腐蚀性能化学药品用间苯二胺固化用二氨基二苯基砜固化试样外观变化抗弯强度/MPa试样外观变化抗弯强度/MPa初始180天后初始180天后25%HCl(54浸泡)稍绿135.92111.89稍有发黑122.8862.4725%CH3COOH无变化135.92126.34无变化122.88105.03100%三氯乙烯无变化135.92105.03无变化122.88

15、91.996%NaOCl严重粉化135.92135.23严重粉化122.88127.38蒸馏水无变化135.92127.68无变化122.88127.0050%NaOH(82浸泡)表面稍发暗135.92143.47稍发暗122.88118.7625%H2SO4表面稍发暗135.92102.97边缘稍有发黑122.88111.8925%HCl表面发黑135.92107.09相当的发黑122.8858.3540%甲醛边缘稍有溶胀135.9298.85边缘稍有溶胀122.88108.4625%锘酸铝稍有粉化135.92125.62表面稍有痕迹122.88107.7828.5%硫酸铝稍有发黑135.9

16、2129.74无变化122.88118.07表1-14 酰基胍类促进剂固化性能促进剂固化时间/min抗剪强度/MPa促进剂固化时间/min抗剪强度/MPa乙酰胍1031.8乙酰胍1016.12038.52031.14040.64040.1表1-15 酰肼的熔点、使用期及固化物差热分析酰肼固化剂熔点/使用期/天差热分析起始温度/放热峰/琥珀酸酰肼(SuADH)163120161165己二酸酰肼(AADH)180120161167间苯二酸酰肼(IPADH)212120150154160对一羟基安息香酸酰肼(POBH)248120153161水杨酸酰肼(SaAH)151152496130苯基氨基酸酰

17、肼(PAPAH)93952115150DICY207208300178182表1-16 有机酸酰肼固化环氧树脂铁-铁粘接的剪切强度固化剂固化条件1500.5h1501h1502h1700.5hSuADH16.5-14.4AADH凝胶25.0-IPADH凝胶20.0-POBH凝胶23.5-PAPAH凝胶27.5-DICY液态液态16.422.6表1-17 国产的某些改性胺固化剂的质量指标商品牌号色泽胺值/(mgKOHg-1)黏度(40)/(Pas)TY-200182155100800TY-203142002020100TY-300183151520100TY-305117350200.210TY

18、-650152002010100TY-65115400200.210TY-60016650200.1TG-01110100n(丙烯腈):n(DTA)=2:1-5058860950630770-1.522.127896表1-21 胺加合物(由环氧乙烷、环氧丙烷制)的固化物性能固化剂使用期/min(50g料,25)热变形温度/抗压强度/MPa抗拉强度/MPa抗弯强度/MPa抗弯模量/GPaN,N-双(羟乙基)DTA()2458316841023.5N,N-双(羟丙基)DTA()2968291951163.7N,N-双(羟乙基)TTA()2876291911092.8N-(羟乙基)DTA()1996

19、288105982.9m():m()=85:15-923021051093.0m():m():m(双酚A)=85:15:15-842461031193.3N-(羟丙基)DTA27942571051093.0N-(3-苯氧基,2-羟丙基)DTA5790246981233.2N-(2-苯基,2-羟乙基)DTA1893274105883.7N-(羟丙基)m-PAD2501163161341554.0表1-22 典型的酸酐固化剂的性质类别名称略称状态黏度/Pas熔点/单官能团型邻苯二甲酸酐PA粉末-128四氢邻苯二甲酸酐THPA固体-100六氢邻苯二甲酸酐HHPA固体-34甲基四氢邻二甲酸酐Me TH

20、PA液体0.0350.06-甲基六氢邻苯二甲酸酐Me HHPA液体0.050.08-甲基纳迪克酸酐MNA液体0.138-十二烯基琥珀酸酐DDSA液体0.5-氯菌酸酐HET粉末-235239两官能团型均苯四甲酸酐PMDA粉末-286苯酮四酸二酐BTDA粉末-227乙二醇双偏苯三酸酐TMFG固体-7080(软化点)甲基环已烯基四酸二酐MCTC粉末-167游离酸酸酐偏苯三甲酸酐TMA粉末-168聚壬二酸酐PAPA固体0.2(100)-表1-23 与BA树脂配合的酸酐固化剂的固化条件、特性和用途类别名称酸酐当量适用期标准固化条件HDT/特点用途优点缺点成层浇浸涂型压铸渍料单官能团酸酐PA15814h(

21、100)1506h100152价廉，放热低，耐药品性优良(碱除外)升华，混合工艺性劣THPA152-除不升华外与PA近似着色，混合工艺性劣与其他酸酐混合HHPA15.424h(加促进剂/250)852h+1501224h110130低粘度，适用期长，优良耐电痕迹性，耐侯性吸湿性MeTHPA16634min(加促进剂/100)1002h+1505h121123低粘度，优良的工艺性价格贵一些MeHHPA16835min(加促进剂/100)1002h+1505h136色稳定，优良的电痕迹性，耐侯性价格贵一些MNA17856天(加促进剂/25)852h+1501224h150175优良的工艺性，低收缩

22、，耐热耐碱差DDSA26610天(加促进剂/25)852h+1501224h6070优良工艺性，电性能、韧性耐药品性差HET38830min(120)1001h+2001h+2002h145190耐热性、阻燃性，优良的电性能操作工艺性差两官能团酸酐PMDA109-250耐热、耐药品性工艺性差，脆性BTDA161-20024h280耐热，耐药品性耐高温老化性溶解性不良(与单官能酸酐共用)TMEG205-194耐热性，耐药品性价贵MCTC132-280工艺性好，耐热价贵游离酸酸酐TMA192-210速固化，电性能，耐热性耐药品性工艺性差PAAP174-1401h+15020h(加促进剂)39-耐热

23、性差表1-24 配方与固化物性能m(E-44)/m(70酸酐)/m(N,N-二甲基苄胺)抗拉强度/MPa抗弯强度/MPa抗压强度/MPa抗剪强度/MPa马丁耐热/体积电阻率/cm表面电阻/介电损耗角正切介电常数(106Hz)介电强度/kVmm-1100/56/0.567.5104.0133.016.518.5961009.51062.41072.910-22.923.0表1-25 商品甲基四氢苯酐的性能比较牌号外观色泽(加德纳法)相对体积质量(25)黏度(25)/mPas凝固点/中合当量分子质量HN-2200浅黄色透明液体11.20655-1583166QH-200浅黄色透明液体11.200.

24、053540-158185166表1-26 商品甲基六氢苯酐的性能比较牌号外观色泽(APHA)相对体积质量(25)黏度(25)/mPas凝固点/碘值中和当量分子质量HN-5500无色透明液体201.165658-1528485168MH-700无色透明液体501.175070-152-168B-650无色透明液体-1.1765-15220抗压强度/MPa(ASTM D790-597)109.695.273.1冲击韧性/(kJ/m2)1.982.082.06硬度(Bock well)(ASTM 785-60VR )M113M118M116.5硬度(Barcol)(S Scale)768181耐药

25、品性能(室温浸泡24/h),质量增量(%)丙酮0.140.070.00二甲苯0.090.060.035%NaOH0.190.240.225%醋酸0.330.280.26表1-32 TMA与B-570固化物性能对比配方和性能Epon828100100TMA33-B-570-86CE-7EL25可使用时间(2023)78min5d固化时间/min15030302004040HDT/198152抗弯强度/MPa136132抗弯模量/MPa31203230吸水率/%(100/5h)0.020.51DMP-30/脂肪族叔胺化合，混合物的弱碱酸盐。系清野实验室合成的促进剂。125128的可使用时间。表1-

26、33 脂肪聚酐固化环氧树脂的性能配合比及固化物特性指标PADAPAPAPSPA配合比双酚A环氧树脂当量(185195)用量/g100100100固化剂用量/g656565二甲胺甲基苯酚用量/g111凝胶时间(140)/min365424固化条件：140/1h+150/20h固化物的特性热变形温度/563934抗拉强度/MPa41.1935.3032.36抗拉模量/MPa858.08837.49288.32断裂伸长率(%)6.54.9116.6邵氏硬度，D807560介质损耗角正切(加电压为590V/mm)250.020.0320.0121710.2640.2240.168介电强度/(kVmm-

27、1)10.310.511.7表1-34 几种液态固化剂固化环氧树脂的产物性能固化物特性SB-20AHST-2P-AHDDSAMe HHPA热变形温度/104590160抗拉强度/MPa1.0812.5555.9078.45抗拉模量/MPa4.90511.91703.141363.12断裂伸长率(%)33384.57.6布氏硬度0377284体积电阻率/cm41013710154101641016介电常数(1MHz)3.052.672.342.33tan(1MHz)0.0720.0200.0120.0186吸水率(煮沸1h)(%)0.470.420.270.11吸水率(20/24h)(%)0.1

28、00.070.100.07表1-35 不同环氧树脂固化物耐冷热冲击性能的比较循环条件循环次数SB-20AHST-2PAHPAPAPSPADDSAMe HHPA150室温1555550室温-25255552-355552-455552-100-25555550-65555-75555-125-2585555-95555-105555-12575115555-125445-135135-150-75145125-155015-165-05- 试片埋在弹性垫片上，在各种温度保持30min。所士数值为不发生开裂的试片数。表1-36 用MA-PMDA、PA-PMDA固化环氧树脂的性能配方及性能指标123

29、4配方环氧树脂(环氧当量216)用量g100100100100PMDA用量/g21172014MA用量/g1923-PA用量/g-2820有关性能指标90使用期/min10562090抗拉强度/MPa26.2825.2030.8941.19抗压强度/MPa285.57315.77295.18-抗弯强度/MPa常温75.5175.0289.2489.2415031.5835.0125.11-20026.7726.09-洛氏硬度(M)109109-119热变形温度/290255207150线胀系数/(1/k)5.210-55.3710-54.510-52.4610-5tan(60Hz)0.0129

30、0.007060.0078-(60Hz)4.063.733.75-体积电阻系数/cm1.5910158.110151.2710161.81014表面电阻/5.6610155.6610152.51101521012依氏冲击韧度/kJm-20.300.340.300.25tan(103Hz)1500.00520.0053-2000.00570.0083-(103Hz)1503.863.86-2003.883.88-表1-37 各种HET/酸酐混合物的液化温度()酸酐80/2064/4040/6020/80HHPA11411574751515DDSA10510666671010MNA11511689

31、901510PA-108-MA-86-表1-38 酸酐的典型共熔物混合酸酐质量分数比共熔温度/混合酸酐质量分数比共熔温度/MA/HHPA50/50-40MA/HHPA65/35-20MA/HHPA80/20-30PA/HHPA15/8523MA/HHPA20/8015DDSA/THPA80/2020MA/DDSA20/80-10DDSA/THPA90/10-20MA/DDSA30/70-30DDSA/THPA50/5010MA/DDSA60/40-30DDSA/THPA70/30-20表1-39 日本商品化的聚硫醇固化剂制造厂商品名称官能基数/个黏度(25)/(mPas)SH当量/gmol-1油化壳牌环氧Capcuve3-80031500280Capcuve wk-62.2250174Epomate QX-1121300235Epomate QX-404500133旭电化工业EH-3164500131137EH-317-3001000137149表1-40 有代表性的叔胺的性质类别名称简称脂肪族直链二胺-直链双胺-四甲基胍TMG特烷基单胺-三乙醇胺TEA脂环族哌啶-N,N-二甲基哌嗪-三乙撑二胺-杂环族吡啶Pry甲基吡啶MPry1.8-二氮双环(5,4,0)十一烯-7DBU芳香族苄基二甲胺