无溶剂体系剂环氧固化剂的性能特点及应用
无溶剂环氧固化剂以零VOC、高机械强度和卓越耐化学性为核心优势,广泛应用于高性能涂料、电子封装和建筑加固,是绿色化学与可持续发展的关键技术。
无溶剂型环氧固化剂是环氧树脂体系中的重要组成部分,它本身不含或几乎不含挥发性有机溶剂(VOC),与相应的环氧树脂配合使用,可以形成高性能、环保型的固化物。这种体系在环保法规日益严格和追求高性能材料的背景下,应用越来越广泛。
核心性能特点
环保性 (核心优势):
极低/零 VOC: 这是最突出的优点。固化过程中基本不释放有害有机溶剂,符合严格的环保法规(如欧盟REACH, RoHS, 中国VOC限量标准等),改善了工作环境,减少了对操作人员的健康危害和对大气的污染。
无溶剂排放: 固化后体积收缩率相对较低且可控,不会因溶剂挥发而产生针孔、气泡等缺陷,也减少了火灾隐患。
优异的固化性能和力学性能:
高反应活性/高交联密度: 许多无溶剂固化剂(如改性胺固化剂、酸酐固化剂、部分酚醛胺固化剂)具有较高的反应活性,能形成高度交联的网络结构。
高机械强度: 固化产物通常具有优异的硬度、拉伸强度、弯曲强度和模量。
优异的耐化学性: 高交联密度使其对酸、碱、溶剂、油品等具有出色的抵抗能力。
良好的耐热性: 固化物的玻璃化转变温度较高,热变形温度高,长期使用温度上限更高。
优异的电绝缘性: 无溶剂残留使其具有极佳的电绝缘性能和耐电弧性,在高电压、高频应用中表现突出。
低收缩率: 相对于溶剂型体系,固化收缩率更低,内应力更小,粘接更牢固,尺寸稳定性更好。
施工性能:
高固体含量/100%固含: 意味着单位体积内有效成分含量极高,单次涂布或灌注可获得更厚的涂层或更大的填充体积,施工效率高。
粘度可控: 虽然本身粘度可能较高(尤其是部分胺类),但通过选用低粘度环氧树脂、使用反应性稀释剂(本身也参与反应,不算溶剂)或对固化剂进行改性(如聚酰胺固化剂、改性胺固化剂),可以获得满足不同施工工艺(如浇注、浸渍、喷涂、刮涂)要求的粘度。
适用期: 需要根据施工要求精确选择固化剂类型和调整配方,以获得合适的操作时间(Pot Life)。
粘接性能:
优异的附着力: 对金属、混凝土、陶瓷、玻璃、许多塑料等基材都有很强的粘接力,特别是因为没有溶剂挥发导致的弱界面层。
主要应用领域 (得益于其环保和高性能)
高性能涂料与防护:
工业地坪涂料: 无溶剂环氧自流平地坪、耐磨地坪、防静电地坪是主流。高硬度、耐磨、耐压、耐化学腐蚀、洁净无尘。
重防腐涂料: 用于储罐(内壁和外壁)、管道、船舶、海洋平台、桥梁钢结构等,提供长效保护。优异的耐盐雾、耐化学品性和屏障性能。
食品饮料行业涂料: 满足FDA等食品接触法规要求,用于储罐、管道、设备内壁涂层。
储罐衬里: 直接接触各类化学品(油品、溶剂、酸、碱)的保护层。
电子电气与灌封封装:
电子元器件灌封: 保护敏感元件免受潮气、灰尘、振动和化学腐蚀,优异的绝缘性、低介电常数和损耗、耐热性至关重要。
LED封装: 提供保护、散热和光学性能(高透光率或特定折射率)。
变压器、互感器、线圈绝缘浸渍: 填充空隙,提高绝缘等级、机械强度和散热性。
绝缘子、开关设备、母线排绝缘涂层:
印刷电路板(PCB)保护涂层:
复合材料与结构粘接:
风电叶片: 大型叶片的主梁、壳体等关键结构部件的真空灌注树脂,要求高强度、高模量、耐疲劳、低粘度、长操作期。
航空航天: 用于高性能碳纤维复合材料部件的基体树脂,以及结构粘接。
汽车轻量化: 结构件、电池包壳体等的复合材料基体或粘接。
体育器材: 高尔夫球杆、网球拍、自行车架等。
建筑结构加固: 碳纤维布/板粘贴用浸渍树脂和粘接胶,高强、耐久。
建筑与土木工程:
混凝土修补与加固: 裂缝灌注、破损修补、钢筋锚固、粘钢/碳纤维加固用胶粘剂和灌浆料。
防水密封: 高性能无溶剂环氧密封胶。
潮湿基面施工: 部分特殊改性的无溶剂环氧固化剂(如腰果酚改性胺固化剂)可在潮湿甚至水下固化粘接混凝土。
胶粘剂:
高性能结构胶: 用于金属-金属、金属-复合材料、混凝土-混凝土等需要高强度和耐久性的粘接场合(如建筑、交通、机械制造)。
组装胶: 精密仪器、电子元件的固定。
选择和使用无溶剂固化剂的注意事项
精确计量与混合: 双组分体系需要严格按照推荐比例精确称量并充分混合均匀,否则严重影响固化效果和最终性能。自动化混合设备应用广泛。
粘度与施工工艺匹配: 根据施工方法(喷涂、刷涂、辊涂、刮涂、浇注、灌注、浸渍)选择合适粘度的树脂/固化剂组合或添加适量反应性稀释剂。
适用期管理: 无溶剂体系反应放热集中,尤其在大体积浇注或高温环境下,需严格控制操作时间,防止暴聚。
基材处理: 良好的表面处理(清洁、干燥、打磨、必要时打底漆)对获得最佳附着力至关重要。
通风与安全: 虽然VOC极低,但部分固化剂本身可能有刺激性或毒性(如胺类固化剂),仍需保证良好通风并佩戴合适的个人防护用品(手套、护目镜、防护服)。
固化条件: 遵循推荐的固化温度和时间曲线,以达到最佳性能。部分体系可能需要加热后固化。
总结
无溶剂环氧固化剂凭借其环保(低VOC)、高性能(优异的机械性能、耐化学性、电绝缘性、耐热性、粘接性)以及高施工效率(高固含) 等显著特点,已成为现代工业中不可或缺的材料。它在高性能涂料(尤其是地坪和防腐)、电子电气封装、先进复合材料制造、土木建筑加固、结构粘接等领域发挥着核心作用,是绿色化学和可持续发展趋势下的重要技术方向。选择合适的无溶剂固化剂并正确应用,是实现最佳性能和环保效益的关键。
素材来源网络,仅供参考