环氧树脂性能及工艺特性.docx

一、环氧树脂的粘接特点及基本原理1、环氧树脂粘接的基本原理：环氧树脂粘接是由两种力量产生的， 一是机械粘附力。即当粘接剂处丁液态 时，渗入到洁净的被粘接表面的孔隙中，待粘接剂固化后便形成了一种机械结合 的锚固力；二是化学粘合力，因为环氧树脂分子结构中含有脂肪族羟基酰基及其 中极为活泼的环氧基。由丁羟基和酰基的极性，使得环氧树脂分子和相邻表面之间产生电磁吸力， 而且环氧基与含有活泼氢的金届表面起反应而生成化学勾健，既在胶层间产生了分子之间结合。这种结合被称为化学粘合力，一般认为环氧树脂粘合力主要是由 丁化学粘合力起作用。2、环氧树脂粘接的特点：2.1 可粘接各种材料，对金届与金届、金届与非金届、非金届与非金届之 间均有较强的粘合能力。2.2 有较高的粘接强度及其他的物理性能（表 1）2.3 粘结工艺简单，容易掌握，经济效果好。如有一台100m长裂纹的拖拉 机发动机机体，仅用几元钱即可修复，且两天之内既可装车使用。修复一根输油 管只需几角钱。2.4胶合缝处具有不漏气、不漏油、不漏水和耐化学药品腐蚀等优良特性。2.5 粘结表面可进行机械加工。2.6 粘结过程中，不需要对工件进行高温度处理，因此，对零件金相组织 无影响。2.7 收缩性较小，其收缩率为1 2%如填加适当填料其收缩率可达到 0.1-0.2%，环氧树脂的耐温性较好，可在150-200 C温度范围内长期工作，其耐 寒性可达-50 C 55Co2.8 粘结表面较脆、耐冲性性能较差，粘结固化后无蠹。表1环氧树脂固化后的物理性能项目数据抗拉强度（kg/cm ）650-850 （有的配方可达1200）抗弯强度（kg/cm 2）900-1200抗压强度（kg/cm 2）1100-1300抗冲强度(kg ?cm/ cm2)10-20耐热性（C马丁法）105-130击穿电压（千伏/毫米、室温）35、环氧树脂粘结剂的组成及其性能环氧树脂和固化剂是环氧树脂粘结剂的基本成份，但为了改变粘结层的韧 性、抗磨性、耐热性、硬度及工艺性等，可加适量的增塑剂、填料和稀释剂。1、环氧树脂：环氧树脂一般是指双酚A型环氧树脂，即由环氧氯丙烷与双酚A在碱的作用下缩合而成的高聚物，它具有一般高分子聚合物的通性。 根据不同条件，可以制 得不同分子量的环氧树脂，其分子量在 300-7000之间。环氧树脂按分子量的不同，可分为低分子量、中分子量和高分子量三种。低 分子量环氧树脂为粘稠状液体，分子量为 340-400 ,其特点是软化点低、环氧值 高。国产牌高有6010M 618#、634#等；分子量环氧树脂呈宵铜色的脆性固体， 分子量为500-1500,其特点是溶点较高。国产牌号有 601#、603#等；高分子量 环氧树脂为脆性固体，熔化温度达 145-155 C，分子量可达3800以上。国产牌 号有607#等。在农机修理中，一般均采取低分子量和中分子量环氧树脂混用、 高分子量环氧树脂用做粘结剂的较少。常用环氧树脂牌号及技术指标如表 2所示。表2环氧树脂牌号及主要技术指标牌 号软化点（C）环氧值性能及用途618#液体0.48以上环氧基含量 局；粘合力强、粘 度低、便丁操作、 适丁粘合、浇涛6010#14-220.4-0.47分子量低、适 丁粘合浇铸634#20-280.32-0.47同上637#64-76 （固体）0. 17-0 . 22着附力局、是 柔韧性很好的涂 料603#78-85 （固体）0. 10-0 . 18分子量较局604#80-95 （固体）0. 04-0 . 07同上607#110-135 （固体）0. 04-0 . 07具有良好的 抗化学药品及电 气性能2、环氧树脂的固化剂及其性能:各种牌号的环氧树脂，本身都是线型结构的热塑性高聚物，它必须经过固化 剂作用才能变为不溶的坚固体型网状结构的巨大分子高聚物。这种变化过程称为固化或硬化、熟化过程。凡能和环氧树脂的环氧基及羟基作用而使环氧树脂固化 的物质叫做固化剂或叫硬化剂。环氧树脂固化剂的种类很多，目前常用的有十几种。其中包括多元胺类、酸 酎类和其它高分子聚合物，如聚酰胺树脂、酚醛树脂和聚硫橡胶等。2.1多元胺类固化剂：常用的多元胺类固化剂有已二胺、问苯二胺和多已 稀多胺等。已二胺（EDA已二胺乂名二烯二胺（或叫二胺基已烷、乙烯二胺），分子量为60.1 ,含有四个活泼氢，每一个分子已二胺可与四个环氧基起反应，是无色液体，暴露于空气中冒白烟，有刺激性氨味。长期与皮肤接触易中皮炎，吸入人体呼吸道则刺 激呼吸道粘膜。因此，操作时，室内要通风良好，要带口罩，尽量做到少与皮肤 接触。已二胺与环氧树脂的反应是届于放热反应，调胶时应使树脂温度控制在 40C以内。已二胺的用量一般为环氧树脂用量的 6-8%,如用量过大，在调胶过 程中就固化或者说操作未完成胶已半固化了，造成浪费，既使勉强粘合了，固化后的质量也不好，易产生许多松孔状很脆的组织，如用量过小，固化速度慢或反 应不完全，强度亦低。固化条件：在室温（20C）下，24小时即可完全固化。在有条件的情况下，最好加温固化，固化速度快，强度高。如120C保温3小时就可固化，150C保温2小时就可固化，待零件缓慢降至室温既可使用。已二胺的不同用量，不同固化时间及不同的固化温度对粘结性能的影响见表 4。问苯二胺（MPDA淡黄色结晶，分子量为108.41，熔点为63C,含有四个活泼氢可与环氧树 脂四个分子的四个环氧基起作用。 在受潮时色变暗，但对性能并无影响。采用问 苯二胺做固化剂时，固化后的树脂热变温度高，粘接后零件可在150C环境中长期使用。问苯二胺与环氧树脂混合的方法有两种：一种是将问苯二胺与环氧树脂分别 在65C温度下熔融，然后混合在一起；一种是将环氧树脂加热至80C,在充分搅拌过程中，将问苯二胺加入溶解，调匀，混合后冷却至室温即可使用，这样可 延长操作时间。用问苯二胺做固化剂时，其用量为环氧树脂重量的14-15%问苯二胺是有蠹化学药品，使用时注意不要与皮肤接触，严防入口。固化条件：放入保温箱内，逐渐升至到150C保温2小时后，缓慢降至室温。2.2 酸酊类固化剂：它是用酸酊类作环氧树脂的固化剂，均需在较高温度 条件下才能固化，固化后的产物耐温性高，可在150-200 C温度条件下长期使用。邻苯二甲酸酊（PA）邻苯二甲酸酊简称苯酊、白色粉沫状，分子量为 148.11，燃点为128C, 一 次调成胶可长期使用。邻苯二甲酸酊的用量为环氧树脂重量的 35-45%有时也可为60%邻苯二甲酸酎与环氧树脂加热至120-130 C ,然后加入邻苯二甲酸酊搅匀， 降至室温后即可使用。固化条件：在保温箱内逐渐升温至 150C，保温4小时（180C保温2小时） 后逐渐降至室温。顺丁稀二酸酎（MA顺丁稀二酸酎亦称顺酎，乂名失水苹果酸酊，白色结晶，分子量为98.06,熔点为52.8 C 0顺丁稀二酸酎做环氧树脂的固化剂，使用量为环氧树脂重量的30-40%顺丁稀二酸酎与环氧树脂的混合方法： 先将顺丁稀二酸酎捣碎，然后将环氧 树脂加热至60C,逐渐加入顺丁稀二酸酊，搅匀后冷却至室温即可使用。使用 寿命长，在室温下放置几天后仍可进行粘接。固化条件同邻苯二甲酸酊。2.3高分子聚合物聚酰胺树脂：常用的聚酰胺树脂是琥珀色、低熔点、热塑性树脂。聚酰胺树脂是目前比较受欢迎的一种低蠹性固化剂，一般所谓“双树脂粘合剂”即指环氧树脂与聚酰胺树脂作为粘合结剂而言，适丁粘补，操作简单，效果 良好。聚酰胺树脂本身即是固化剂、乂是性能优良的增塑（韧）性，只要两种树脂 按一定量配合搅匀，就可在室温下操作和固化。聚酰胺树脂用量范围较大，一般用量为环氧树脂的100%$为合适；在室温低丁 20C时，粘度较大，使用时应适当加温，使粘度降低后再取用。常用聚酰胺牌号有 200M 300M 400#、600断。固化条件：室温2-3天或150C保温2小时后，缓慢冷却至室温即完全固化。酚醛树脂：酚醛树脂可直接与环氧树脂混合作为粘结剂， 粘结强度高，耐温 性能好，但在粘结时，必须对粘结面进行加温加压处理， 方能获得比较理想的效 果，如同时加入胺类固化剂（如已二胺），可缩短固化时间。酚醛树脂的用量为环氧树脂用量的 30-40%固化条件：将粘结件放在烘箱内，逐渐升温至 150C，保温2小时即可完全 固化。农机修理中，最常用的是乙二胺、问苯二胺、邻苯二甲酸酎、多乙稀多胺和 聚酰胺树脂。表3不同固化剂固化后产物性能项 目问苯二胺苯 BT聚酰胺树脂抗拉强度/ ,2、(kg/cm)560805-875315-490抗弯强度11901260-1330490-672/ 1/2、(kg/cm)抗压强度/ 1/2、(kg/cm)25901050-1120490-840抗冲强度/ ,，2、（kg/cm）0.2070.700.2-0.3硬度（洛氏）M108100-热变形温度（C）150109-表4常用环氧树脂固化剂一览表类别固化剂名称用量（性能固化条件用途多 元 胺 类乙二胺6-8液体、 挥发性大， 与环氧树脂 反应时放 热、室温固 化、固化速 度快、可使 用时间短、 耐热性较差室温（20C） 24小时；120 C 保温3小时；150C保 温2小时均 可。粘结多 种材质零 件，如气缸 体、铁质、 铝质、壳体 以及油箱、油管等。回苯二胺14-15淡黄色 结晶、固体、 长期放置后 色变暗，熔 点63 C，粘 结强度较 高，耐热性 好。150 C 保温2小时后逐渐降至室温。气缸体 及铁质、铝 质壳体件的 粘补。酸类多乙稀多胺10-15-室温8小 时或150 C 保温2小时 均可气缸体及 铁质、铝质 壳体件的粘 补邻苯二甲酸35-45白色固 体、熔点128 C、粘结 强度局、耐 热性好，但 要加温固150 C 保温4小时或180 C保温2小时。适丁粘 结或喷涂。化。顺丁稀二酸30-40白色固体、熔点52.8 C,粘结强度高，耐热性很好。同上同上表5常用环氧树脂胶的填料填料名称填料作用石棉纤维、无碱玻璃纤维提高冲击韧性石英粉、瓷粉、铁粉、水泥提高硬度铝粉、瓷粉增强粘结力石棉粉、硅胶粉、云母粉提局耐热性二氧化硅粉、铝粉、铁粉提高导热率铜粉增加粘度、以防在垂直面上流胶二硫化钥粉、石墨、滑石粉、白垩粉增加抗磨性云母、石棉纤维、氧化铝、锌粉、滑石 粉降低热胀系数稀释剂品种：丙酮、无水乙醇、信那水、环已酮、二甲苯表6常用化学处理配方零件材质化学处理液成份用量处理温度(C)处理时间(分)备注钢 件 铸 铁 件三氯化铁(42%18g5060处理表面呈灰色硫酸30g水1000mL马日夫盐30g磷酸7mL硝酸锌70g80-85硅酸钠10g6030同上盐酸10g马日夫盐30g80-8510-15处理表面呈灰黑色硝酸锌70g磷酸7mL水1000mL磷酸50g40-6030同上已醇50g浓硫酸28g5010同上重铭酸钠8g水70g三氯化铁(42%18g5030处理表面呈浅灰色浓硝酸30g水200mL铜、铜合金、氏合金重铭酸钠20g5030同上浓硝酸12ml水80g浓硝酸-70-805同上铝碳酸钠52g90-10020处理表面呈浅灰色重铭酸钠15g氢氧化钠2g水1000g铝 合 金重铭酸钠20g705-10同上浓硫酸10g水170g陶瓷玻璃硅酸钠5g50-6010同上水55g锌 合 金硫酸20g5020-重铭酸钠10g水70g