环氧胶为什么韧性差与环氧增韧剂应用1(胺类固化体系)

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环氧胶为什么韧性差与环氧增韧剂应用1(胺类固化体系)

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https://www.ddshine.com/?p=67

环氧树脂胶粘剂以其优异的性能和广泛的用途而著称，但其韧性差的问题一直困扰着使用者。本文将从化学结构和固化过程的角度，深入探讨环氧树脂韧性差的原因，并介绍一种新型增韧剂WD-401的应用，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

环氧树脂胶粘剂是以环氧树脂为主体配制而成的。树脂大分子末端有环氧基，链间有羟基和醚键，并在固化过程中还会继续产生羟基和醚键，结构中含有苯环和杂环，这些结构决定了环氧树脂胶粘剂具有优异的性能。环氧树脂胶粘剂是一种使用历史较久，用途极其广泛的胶粘剂。由于其强度、多样性和对多种多样的被粘表面具有优异的粘合力，环氧树脂胶粘剂得到了广泛用户的认同。
室温固化，通常指室温下为液体，调制后可于20-40°C条件下几分钟至几小时内凝胶，在不超过7天的时间内完全固化并达到可用强度的一类环氧胶。

一般的环氧树脂胶粘剂为什么韧性差？

环氧树脂胶粘剂之所以韧性相对较差，这一特性背后蕴含着复杂的化学与物理机制，宛如一场微观世界的力学较量。

首先，从化学结构层面剖析，环氧树脂的分子链往往呈现出较为刚硬的特性，这种刚性结构却缺乏了橡胶般的柔韧与延展。这种固有的分子骨架设计，使得环氧树脂在受力时难以像弹性材料那样通过分子链的滑移与重排来吸收和分散能量，从而导致了其韧性表现不佳。

再者，环氧树脂在固化过程中，交联密度的增加犹如织就了一张紧密的网，虽然提升了材料的硬度和强度，但同时也限制了分子链的运动空间，进一步削弱了其韧性。这张“网”虽然坚固，却缺乏了必要的弹性与应变能力，使得环氧树脂在面对外界冲击或形变时，更容易发生脆性断裂。

此外，环氧树脂的韧性还受到其配方、固化条件以及使用环境等多重因素的影响。增韧剂使用的不合理、固化温度与时间的把控不当，都可能成为制约其韧性提升的“绊脚石”。

增韧剂对环氧胶粘剂有什么影响？

环氧树脂固化后脆性较大，往往需要加入增韧剂改进韧性，市场上一般的增韧剂，往往通过引入柔性链段或颗粒来吸收能量、分散应力，从而达到抵抗裂纹扩展、增加材料韧性的目的，由于其材料与制作成本低，在力学性能要求不高的配方中得到广泛应用。然而，这一过程中很大可能地会对环氧胶粘剂原有的强度特性产生影响，当该类增韧剂被引入环氧体系时，它可能会打破原有环氧树脂分子间的紧密排列与强相互作用，导致分子链间的滑移变得相对容易，进而削弱了整体的强度表现。因此，柔性链的增韧剂不在本文的讨论范围，如何在追求韧性的同时保持甚至提升环氧胶粘剂的强度，成为了材料工程师们不断探索的课题。通过开发增韧剂的结构材料、分散技术，力求在韧性与强度之间找到最佳的平衡点，让环氧胶粘剂在更广泛的领域内展现其独特的魅力与潜力。

常温胺类固化环氧增韧剂WD-401的应用

环氧增韧剂WD-401，是一款低粘度的液体增韧剂，相对传统的丁氰橡胶类增韧剂，能够轻松与环氧树脂预混，无需复杂的工艺，便能实现均匀的分散。它不仅能够显著提升环氧树脂的断裂韧性，还能在保持较高耐热性的同时，使粘接强度大幅度上升。这一特性，使得WD-401在需要高强度粘接和优异韧性的应用场景中得到广泛应用，如风电合模胶、建材灌封胶、运动器材、⾼压玻璃钢管道等，添加WD-401的固化物具有优良的韧性和抗开裂性，耐冷热冲击性能优异，降低其内应⼒，明显提升低温抗冲击强度。其粘度低，可在加⼤填料⽤量的同时提⾼成品率。

增韧剂WD-401综合性能

WD-401能应用于一般的胺类固化体系，在聚酰胺固化剂、改性胺(如593)、810固化剂、105缩胺、脂环胺和芳香胺等固化体系中都可以应用。

增韧剂WD-401对粘接性能的提升

图1：增韧剂WD-401在不同胺类固化中提升的剪切强度

在实际应用中，WD-401的添加量通常控制在双酚A环氧树脂重量的5%-30%之间，具体比例需根据实际需求进行调整。值得注意的是，在添加WD-401时，需适当修正环氧树脂与固化剂的添加比例，以确保固化反应的顺利进行。

在环氧树脂的众多性能指标里，玻璃化转变温度（Tg）堪称一个关键的 “性能开关”。当环境温度处于（Tg）以下时，环氧树脂能充分展现出良好的力学性能，较高的强度和韧性，这让它在各类应用场景中表现出色。然而，一旦温度超过（Tg），其弹性模量和韧性就会急剧下降，材料性能大打折扣。难能可贵的是，即使WD-401在大添加量下，对环氧固化物的玻璃化转变温度（Tg）影响甚少，部分固化体系几乎不影响。