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干貨｜一文了解單組份環(huán)氧膠的固化技術(shù)

來(lái)源：弘埔技術(shù)（香港）有限公司 更新時(shí)間：2025-01-07 09:20:31 閱讀量：414
導(dǎo)讀：干貨｜一文了解單組份環(huán)氧膠的固化技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)和科技領(lǐng)域，粘接技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，從航空航天到電子設(shè)備，從汽車制造到建筑施工，高性能的粘合劑已成為不可或缺的關(guān)鍵材料。

單組份環(huán)氧膠作為一種新型高性能粘接材料，憑借其卓越的粘接強(qiáng)度、耐化學(xué)性和耐溫性，正逐漸取代傳統(tǒng)的多組份環(huán)氧膠，成為市場(chǎng)上的熱門選擇。

然而，單組份環(huán)氧膠的固化技術(shù)復(fù)雜多樣，如何確保其在不同應(yīng)用場(chǎng)景下都能發(fā)揮最佳性能，是當(dāng)前研究和應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題。

UVEB大平臺(tái)：今天將全面帶您了解和學(xué)習(xí)單組份環(huán)氧膠的固化技術(shù)，探討如何通過(guò)優(yōu)化固化工藝提升粘接性能。詳細(xì)介紹單組份環(huán)氧膠的組成、固化方式及其影響因素，并結(jié)合最新研究進(jìn)展，分析不同固化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限。
單組份環(huán)氧膠的固化機(jī)理主要依賴于其內(nèi)部的潛伏性固化劑。這種固化劑在儲(chǔ)存過(guò)程中保持穩(wěn)定，但在特定條件下（如濕氣、光照、加熱或加壓）被激活，與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)固的分子網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)固化。
單組份環(huán)氧膠的固化技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使用起來(lái)比雙組份要方便得多，因此往往會(huì)被優(yōu)先選擇。
根據(jù)固化方式，單組份環(huán)氧膠可以分成以下幾種類型：（1）室溫濕氣固化型；（2）熱固化型；（3）陽(yáng)離子光固化型；（4）微膠囊型。
1、室溫濕氣固化：
這種類型的環(huán)氧膠使用酮亞胺類化合物作為固化劑。酮亞胺在固化過(guò)程中會(huì)吸收空氣中的水氣生成胺，進(jìn)而進(jìn)攻環(huán)氧基團(tuán)實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)。
這種固化方式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，無(wú)需加熱或光照，但其固化速度較慢，通常用于需要較長(zhǎng)時(shí)間固化的場(chǎng)合。室溫濕氣固化型環(huán)氧膠因其便捷性和穩(wěn)定性，在許多非高溫要求的場(chǎng)合中被廣泛應(yīng)用。
2、熱固化型：
一般可以分為中溫固化型和高溫固化型，前者固化反應(yīng)溫度為60-140℃，后者為在150 ℃以上固化。此類膠水選用加熱致活型固化劑，室溫下較為穩(wěn)定，不溶于環(huán)氧樹(shù)脂，需要加熱獲得外界能量后，才能熔融分解與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)。
常用潛伏性固化劑有雙氰胺、有機(jī)酰肼、有機(jī)酸酐、咪唑、三氟化硼-胺絡(luò)合物等，再添加促進(jìn)劑及其他助劑配制而成。熱固化型環(huán)氧膠憑借其優(yōu)異的機(jī)械性能和耐久性，成為航空航天和汽車制造中的重要材料。
近期，江南大學(xué)馬松琪教授團(tuán)隊(duì)提出了一種名為“動(dòng)態(tài)交聯(lián)-可控溶解”的新潛伏固化機(jī)制。這種機(jī)制通過(guò)Diels-Alder加成反應(yīng)的動(dòng)態(tài)交聯(lián)，使原本可溶于環(huán)氧樹(shù)脂的高活性胺類固化劑轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿臒o(wú)活性固化劑，實(shí)現(xiàn)了單組分環(huán)氧體系在室溫下的超長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存（理論上永遠(yuǎn)不會(huì)交聯(lián)）。

當(dāng)加熱至100℃以上時(shí)，動(dòng)態(tài)交聯(lián)的固化劑發(fā)生逆Diels-Alder反應(yīng)而解交聯(lián)，重新溶于環(huán)氧樹(shù)脂并恢復(fù)高固化活性，從而實(shí)現(xiàn)中低溫下的快速固化。

圖1動(dòng)態(tài)交聯(lián)-可控溶解潛伏固化機(jī)制示意圖


圖2 動(dòng)態(tài)交聯(lián)潛伏固化劑的制備及表征


圖3 單組分環(huán)氧體系的潛伏和固化性能


圖4單組分環(huán)氧固化物制備及性能


這種新型機(jī)制不僅解決了單組分環(huán)氧體系長(zhǎng)期存在的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和快速固化之間的矛盾，還為動(dòng)態(tài)交聯(lián)化學(xué)提供了一種新的應(yīng)用途徑。這一成果為單組份環(huán)氧膠技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的方向，有望在未來(lái)推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新。

值得注意的是：在單組份環(huán)氧膠的熱固化過(guò)程中，設(shè)備選擇至關(guān)重要。適用于此技術(shù)的主要設(shè)備包括:
  1. 自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī) ：可根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格定制行程大小，靈活性高。
  2. 高粘度點(diǎn)膠閥 ：專門設(shè)計(jì)用于處理粘度約為8000CPS的單組份環(huán)氧膠，確保良好的流動(dòng)性和出膠均勻性。
  3. 溫度控制系統(tǒng) ：精確控制固化溫度，確保最佳固化效果。
設(shè)備的合理選用和配置，能夠顯著提升單組份環(huán)氧膠熱固化的效果和效率，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
3、陽(yáng)離子光固化型：
陽(yáng)離子光固化型環(huán)氧膠的固化劑為陽(yáng)離子光敏化合物即光引發(fā)劑，經(jīng)紫外光照后，能吸收適當(dāng)波長(zhǎng)的光而發(fā)生光物理過(guò)程至某一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生的路易斯酸與氫作用生成質(zhì)子酸，由此產(chǎn)生的正離子活性中心可以引發(fā)環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生陽(yáng)離子聚合反應(yīng)。
常用的光敏劑有芳香重氮鹽、二芳基碘鎓鹽、芳茂鐵鹽及三芳基硫鎓鹽等。與自由基固化相比，它們對(duì)光高度敏感，且不受氧氣阻聚的影響，固化時(shí)體積收縮率低，有良好的熱穩(wěn)定性，良好的光固化促進(jìn)作用，移走光源后還可以繼續(xù)反應(yīng)。
4、微膠囊型：
利用某些成膜材料將膠粘劑的一種組分包裹成膠囊，使膠可穩(wěn)定貯存。通過(guò)加熱、加壓或化學(xué)處理使膠囊破裂，釋放出里面的組分膠粘劑即可固化。微膠囊的囊膜不能與組分發(fā)生反應(yīng)或混溶，并且囊膜要有合適的厚度及強(qiáng)度，以防在運(yùn)輸途中破裂造成不必要的損失。
目前，微膠囊類單組分環(huán)氧膠粘劑中的成膜劑包括纖維素、明膠、聚乙烯醇、聚酯、聚砜等。微膠囊型固化劑的應(yīng)用也使得環(huán)氧膠在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中更加穩(wěn)定，避免了傳統(tǒng)固化劑可能帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。
上述這些固化技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時(shí)需根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求來(lái)決定。UVEB大平臺(tái)：科研人員將通過(guò)不斷優(yōu)化配方和固化工藝，開(kāi)發(fā)出更多符合可持續(xù)發(fā)展理念的高性能環(huán)氧膠產(chǎn)品，將是行業(yè)發(fā)展的必然方向。同時(shí)，結(jié)合先進(jìn)的制造技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，將為單組份環(huán)氧膠的應(yīng)用開(kāi)辟更廣闊的空間，助力更多工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。

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