Эпоксидные клеи дициандиамидного отверждения
Aug 15, 2024
I. Введение
Одним из наиболее важных параметров и отправной точкой для разработки рецептур эпоксидных смол является механизм отверждения эпоксидной смолы и выбор конкретного отверждающего агента, который будет использоваться. Дициандиамид — один из наиболее широко используемых катализаторов отверждения однокомпонентных эпоксидных клеев. Этот тип клея имеет длительный срок хранения при комнатной температуре, но обеспечивает относительно быстрое отверждение при температуре выше 150°C. Эпоксидные клеи, отверждаемые дициандиамидом, имеют широкий спектр применения, особенно на транспорте, при общей сборке и на рынках электротехники и электроники.
II. Дициандиамид
Дициандиамид (также известный как «дици») представляет собой твердый латентный отвердитель, который реагирует как с эпоксидной группой, так и со вторичной гидроксильной группой. Этот отвердитель представляет собой белый кристаллический порошок, который легко вводится в составы эпоксидных смол. Рисунок 1 представляет собой графическое изображение молекулы дициандиамида.
Этот отвердитель отверждается за счет азотсодержащих функциональных групп и поглощает эпоксидные и гидроксильные группы смолы. Преимущество дициандиамида состоит в том, что он реагирует с эпоксидной смолой только при нагревании до температуры активации, и реакция прекращается после снятия тепла. Он широко используется в эпоксидных смолах и имеет длительный срок хранения (до 12 месяцев). Более длительный срок хранения можно получить при хранении в холодильнике.
Благодаря отсроченному отверждению (длительному сроку хранения) и превосходным свойствам дициандиамид используется во многих пленочных клеях класса B. Дициандиамид также является одним из основных катализаторов однокомпонентных эпоксидных клеев высокотемпературного отверждения.
В рецептурах клеев дициандиамид используют в количестве 5-7 частей в час для жидких эпоксидных смол и 3-4 частей в час для твердых эпоксидных смол. его обычно диспергируют с помощью эпоксидных смол посредством шаровой мельницы. Дициандиамид образует очень стабильные смеси с эпоксидными смолами при комнатной температуре, поскольку он нерастворим при низких температурах. Размер частиц и распределение эпоксидно-дициандиамидной системы имеют решающее значение для продления срока ее хранения. В общем, наилучшие характеристики достигаются, когда размер частиц дициандиамида составляет менее 10 микрон. Колотый диоксид кремния обычно используется для удержания частиц дициандиамида во взвешенном состоянии и равномерном распределении в эпоксидной смоле. Эпоксидидициандиамид, составленный в виде однокомпонентной клеевой системы, стабилен при хранении при комнатной температуре от шести месяцев до одного года. Затем его отверждают при температуре 145–160°C в течение примерно 30–60 минут. Из-за относительно медленной скорости реакции при более низких температурах иногда используется добавление 0,2–1,0% фенилдиметиламина (BDMA) или других ускорителей третичных аминов, чтобы сократить время отверждения или снизить температуру отверждения. Другими распространенными ускорителями являются имидазол, замещенная мочевина и модифицированные ароматические амины. Замещенные производные дициандиамида также можно использовать в качестве отвердителей эпоксидных смол с более высокой растворимостью и более низкими температурами активации. Эти методы позволяют снизить температуру активации смесей эпоксидидициандиамидов до 125°С. Эпоксидные смолы, отверждаемые дициандиамидом, обладают хорошими физическими свойствами, термо- и химической стойкостью. Жидкая эпоксидная смола, отвержденная 6 pph дициандиамида, имеет температуру стеклования около 120°C, тогда как высокотемпературное отверждение алифатическими аминами обеспечивает температуру стеклования не выше 85°C.
III. Однокомпонентные клеевые составы
В однокомпонентных эпоксидных клеях отвердитель и смола соединяются вместе как единый материал посредством клеевого состава. Система отвердителя выбрана таким образом, чтобы она вступала в реакцию со смолой только при соответствующих условиях обработки. Эпоксидные смолы, отверждаемые дициандиамидом, очень хрупкие. Благодаря использованию добавок, повышающих ударную вязкость, таких как карбоксибутиронитрил с концевыми группами (CTBN), можно создавать очень эластичные и прочные клеи, не жертвуя при этом хорошими свойствами, присущими немодифицированным системам. У закаленных эпоксидных смол, отверждаемых дициандиамидом, прочность на отслаивание составляет примерно 30 фунтов на дюйм, а прочность на сдвиг при растяжении находится в диапазоне 3000–4500 фунтов на квадратный дюйм. Упрочненные эпоксидные клеи, отверждаемые дициандиамидом, также демонстрируют хорошую устойчивость к циклическому нагреву. Наиболее эффективными ускорителями для дициандиамидных систем, вероятно, являются замещенные мочевины из-за их синергетического воздействия на характеристики клея и исключительно хорошего латентного замедления. Было показано, что добавление 10 частей на час замещенной мочевины к 10 частям на час дициандиамида приводит к образованию жидкой связующей системы на основе эпоксидного диглицидилового эфира бисфенола-а (DGEBA), которая отверждается всего за 90 минут при 110 °C. Однако срок годности этого клея составляет от трех до шести недель при комнатной температуре. Если допустимо более длительное время отверждения, отверждение может быть достигнуто даже при температуре до 85°C.
Читать далее