科普丨环氧树脂与固化剂的配比计算

科普丨环氧树脂与固化剂的配比计算

环氧树脂在使用中需要搭配固化剂，形成固化物才能最终实现它的使用价值。不同的环氧树脂搭配不同的固化剂，采用不同的固化工艺，可以形成不同的固化产物，制备成满足各种性能需求的产品。其中，固化剂对环氧树脂固化物的工艺性和固化物的最终性能起关键作用。

下面简单介绍环氧树脂与固化剂的几种常见化学反应类型和几种固化剂的配比计算方法。

一、伯胺和环氧基的反应：

目前，各种多胺类固化剂是环氧树脂使用量最大的一部分固化剂。当用伯胺固化环氧树脂时，在第一阶段伯胺和环氧基反应生成仲胺；在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成羟基继续和环氧基反应。反应过程如下：

不同结构的胺，采用不同的固化温度，固化速度也不相同。通过添加促进剂或提高固化温度，可促进反应加快。

二、酸酐和环氧基的反应：

酸酐和双酚A型环氧树脂的反应，首先是树脂中的羟基或是酸酐中游离的羧基开始反应。生成的单酯或羟基继续与环氧基反应，最后生成立体的网状结构。

三、胺类固化剂的用量计算

通常，多胺类固化剂的用量可以通过下面的公式计算：

$$
w（100质量份数树脂所需胺固化剂质量份数）/% = \frac{胺当量}{环氧当量} \times 100质量份数树脂
$$

如：聚醚胺D-230的活泼氢当量为60，环氧树脂NPEL-128环氧当量为185，按上述公式计算如下：

$$
w（聚醚胺D-230）% = \frac{60}{185} \times 100 \approx 32.4
$$

即每100克NPEL-128环氧树脂要用32.4克聚醚胺D-230固化。

四、酸酐类固化剂用量计算

当使用酸酐固化剂时通常按下式计算：

$$
w（酸酐）% = c \times \frac{酸酐当量}{环氧当量} \times 100
$$

其中，"c“为修正系数，一般的酸酐采用c=0.85-0.9；使用叔胺固化剂时，c=1.0；使用含氯酸酐时，c=0.6。

如：甲基四氢苯二甲酸酐相对分子质量168，含1个酸酐基，甲基四氢苯二甲酸酐当量=168/1=168，需要固化NPEL-128环氧树脂时，酸酐用量计算为：

$$
w（酸酐）% = 0.85 \times \frac{168}{185} \times 100 \approx 77
$$

即每100克NPEL-128环氧树脂要用~77克甲基四氢苯二甲酸酐固化。

五、使用混合固化剂时，用量计算可参考如下：

A、首先我们通过以下方法计算混合固化剂的活泼氢当量X：

$$
固化剂A的wt% / 固化剂A的活泼氢当量 + 固化剂B的wt% / 固化剂B的活泼氢当量 = 100 / X
$$

如：混合固化剂中计划使用

80%D-230（AHEW=~60)，

20%的IPDA(AHEW=~42），

混合固化剂的活泼氢当量计算为：80/60+20/42=100/X，X=55.25

B、再按照胺类固化剂的用量公式计算混合固化剂用于100克NPEL-128时的使用量：

$$
w（混合固化剂）% = \frac{55.25}{185} \times 100 \approx 29.8
$$

即每100克NPEL-128环氧树脂要用~29.8克混合固化剂。

相对于环氧树脂的种类来说，固化剂的种类更多，通过选择合适的固化剂及固化工艺可以制备出更多理想性价比的产品。

以上内容仅供参考，实际应用中可斟酌考虑。参考《环氧固化剂及添加剂》化学工业出版社，胡玉明编著。