环氧树脂（高性能树脂化合物）
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环氧树脂在可靠性和耐久性方面必须满足最高要求的纤维复合材料和涂层最好由环氧树脂制成。优点
- 高静态和动态强度
- 硬化收缩率低，尺寸稳定性好
- 附着力强，附着力非常好
- 耐高温
- 良好的耐化学性和耐候性
- 非常好的介电性能（绝缘）
- 低可燃性，高抗余烬
缺点
- 所需组分的精确计量
- 相对昂贵（与聚酯树脂相比）
制造业
技术上最重要的环氧树脂是通过缩合环氧氯丙烷和双酚 A/双酚 F 生产的。链状化合物的交联产物以环氧基团为特征，其高反应性可以用极端的环应变来解释。基于 BP A/F 的环氧树脂不会结晶，因此比传统的双酚 A 树脂更易于运输和储存。
通过按一定比例添加硬化剂，在加聚反应中发生硬化（交联）。硬化剂的类型会影响最终产品的加工性能和材料特性。
环氧树脂生产方案：
特征
环氧树脂的颜色是清澈到黄色，通常的固化剂也是无色到深红色。
EP树脂闻起来有甜味（取决于活性稀释剂和比例），固化剂有氨的胺气味。
混合物散发的气味相对较低。
玻璃化转变温度Tg
环氧树脂在高达玻璃化温度的使用范围内，在该温度范围内具有硬弹性脆性行为。在这个区域，大分子由于交联而被固定和凝固。超过玻璃化转变温度后，材料处于主要软化范围，具有柔韧性。大分子可以在张力下改变位置，但由于它们的三维交联，它们不会相互滑落。
这个柔软的弹性区域被分解区域覆盖。
系统
根据应用领域，层压、浇注和粘合树脂以及模具制造和顶层树脂（凝胶涂层或精细层树脂）之间存在区别。
冷硬化
应变硬化是一种放热反应，可以在室温和大气压力下发生。
冷固化系统是最容易使用的。它们最好在室温 (20 °C) 下加工和固化。约 24 小时后即可脱模。
树脂在 7 天内硬化并恢复强度和耐热性。之后，反应停止。
额外的回火提高了玻璃化转变温度 Tg。较高的交联度降低了大分子的流动性：硬度和强度增加。
为获得最佳最终性能，建议再次调温冷固化树脂，例如在 50 – 60 °C 下调温 2 – 3 小时。
热固化冷固化系统
这些树脂在室温下交联得很好，因此组件可以很容易地脱模和加工。
强度已经足够“正常”应用。然而，最终的强度只有通过后热处理才能达到。具体来说，航空航天认可的环氧树脂系统必须经过加热后固化。50 – 60 °C 的温度持续约 10 小时通常足以完全硬化。
热固化（退火）
酸酐硬化 (Martens-Plus-EP) 需要复杂的回火处理。热固化在 100 至 200 °C 的温度下进行。热固化交联剂由于其高极性和刚性环确保了高玻璃化转变温度Tg，成型材料具有非常好的机械、热、化学和电气性能。长期耐温200℃以上。
低温性能
随着温度的降低，环氧树脂会变得越来越硬，而冲击强度不会降低。
实力大幅提升：
从+ 25 °C 到 – 76 °C，环氧树脂的拉伸、压缩和弯曲强度以及拉伸和弯曲弹性模量提高约 10%。
在 – 76 °C 至 – 242 °C 的范围内，强度高出约 25%（文献值）。
耐化学性
环氧树脂具有优异的耐化学性。接触侧富含树脂的封闭表面很重要。
良好的抵抗力：
- 稀酸和碱
- 氯化烃、甲苯、酒精、汽油、苯、矿物油、脂肪
- 通常具有良好的耐候性和抗紫外线性（预计会变黄）
- 水（有条件的只提供热水）
- 浓缩酸和碱
- 氨
- 酯类、酮类（如丙酮）
毒理学
树脂通常被归类为刺激物，而硬化剂则被归类为腐蚀性物质。处理不当会导致皮肤和粘膜刺激或化学灼伤。另一方面，硬化的成型材料对健康无害且无毒。
法律要求提供危险警告和安全建议。
更难
有许多可用于交联液态环氧树脂的固化剂，其中一些在室温下反应，一些仅在加热时发生反应。
在确定硬化剂配方时，主要关注的是处理器的最佳兼容性。大多数固化剂混合物含有脂肪族和脂环族二胺和多胺。
胺分为四组：
- 线性脂肪胺
具有高交联潜力的高反应性 - 芳香胺+促进剂
高耐热性和耐化学性 - 脂环族胺
线性脂肪族胺的替代品，适用期更长 - 叔胺
更好的冷固化，催化效果好
树脂/硬化剂系统
建议使用经过实践检验的树脂/固化剂组合。然而，原则上，所有树脂和硬化剂都可以相互混合和组合。为了获得最佳性能，每个反应基团都必须有其“反应伙伴”。为此，给定数量的环氧基团必须对应于相同数量的胺氢 (NH) 键。如果将等量的 EP 树脂添加到等量的 NH 固化剂中，则满足此要求。
例子：
环氧树脂L EP当量179
固化剂L NH当量71
按179:71g的比例混合。
为简化起见，固化剂的用量以100g EP树脂为基准。
这导致每100 g 环氧树脂 L：
100:179 x 71 = 40 克固化剂 L
一般来说：
EP 值 x NH 当量 = g 硬化剂每 100 g EP 树脂
树脂和硬化剂的可能组合
提供各种经过测试的层压树脂系统，例如具有不同硬化剂的环氧树脂 L 和 L 20。
我们建议使用提供的树脂系统。然后您获得了强度值和相应的批准，例如飞机、船只和风力涡轮机叶片结构。
原则上，所有树脂体系都可以与所有固化剂混合。然而，最终产品的最终加工参数/强度不能保证具有结合效果，但通常在固化剂各自的性能范围内，正如预期的那样。
这意味着，例如：硬化剂 EPH 161 与环氧树脂 L 或 L 20 结合使用，可获得类似的最终性能，但只有 L 20 才能获得航空许可。
混合比例取决于树脂的反应性。
重要处理说明
煽动
含有填料（胶衣、模塑树脂）的树脂组分在使用前应彻底搅拌。
在水浴/微波炉中加热可简化均质化。
重要提示：填料沉降并分离！
剂量
树脂和硬化剂组分的配量应具有 +/- 2% 的重量份数偏差。小于 20 g 的批次最好使用剂量注射器按体积确定。
重要提示：添加比指定更多的硬化剂不会导致更快的硬化，只会导致更差的性能。同样，加工时间不能通过添加较少的硬化剂来延长。如果偏差较大，则可能无法硬化！
混合
必须非常小心地混合树脂/固化剂成分。搅拌时间应至少为 60 秒。使用锋利的抹刀进行刮擦。
重要提示：密切注意杯子的边缘和底部。用木制搅拌器反复刮擦可以可靠地防止混合不均匀！
加工条件
a.) 温度：最佳加工温度约为 20 °C。温度升高 10°C 可使适用期减半/反应性加倍。
重要提示：不应在较高的加工温度下混合较大的量，尤其是对于高反应性系统（适用期短/少于 40 分钟）。由于混合容器的热耗散非常低，因此反应热会很快加热容器的内容物。此处可能会出现超过 200 °C 的温度，此时树脂块会沸腾并产生浓烟。这也适用于高反应性系统的大体积铸件。
b.) 湿度：加工过程中的湿度应为 65% 相对湿度。不要超过湿度。潮湿的填料和织物也会对固化产生负面影响。
重要提示： EP 树脂受潮会加速！
贮存
R&G 环氧树脂和硬化剂只能储存在原装容器中。请注意以下事项：
- 内容说明和警告必须清晰易读；
- 存储需要封闭的房间，其中 rel。湿度不得超过 65%；
- 储存温度至少为 15 °C。短暂的过度（最多 5 小时，最高 35 °C）并不重要。如果温度低于此水平（即使是很短的时间），则必须确保容器中的内容物再次充分均化（例如，鼓式搅拌器、溶解器），因为可能存在离析风险。
标准双酚 A 型环氧树脂在特定条件下会形成结晶沉淀。低于 15 °C 的储存温度至关重要。不能加工受冷结晶的树脂和硬化剂。要恢复初始液态，必须将其加热至 50 – 60 °C。树脂的质量得以保留。
储存/保质期：在未开封的原装容器中，避光和 15 °C 以上/至少 2-3 年耐用。使用航空认可的树脂/硬化剂，时间可缩短至 1-2 年。
由于固化剂会与空气中的二氧化碳发生反应，因此打开的容器应尽快用完。
我们的建议：
树脂和硬化剂应在规定的保修期内用完。如果材料的存储超过此保证期，如果重复输入分析允许重新发布，则它仍然可以使用。
加工
树脂和硬化剂只能在干净、易于清洁、有通风设施并与社交房间分开的房间内加工。
树脂和固化剂容器仅可短暂打开以取出。然后将容器密封好，并在外部清洁树脂和硬化剂的任何残留物。
- 可重现的良好层压板只能使用干净的工具和干净的工作场所制造。
应选择容器大小，以便在几周内用完。
混合
树脂和硬化剂必须小心混合。确保遵守规定的混合比例很重要。称量误差不应超过±2%。这意味着单独称重和随后的组合是不可能的，因为无法确定数量的树脂和硬化剂留在容器中。因此，混合可以通过将硬化剂称量到树脂中或通过使用计量和混合系统将两种材料混合来完成。
使用传统秤无法足够准确地计量高达约 20 克的数量。即使是电子字母秤也可以有 ± 1 – 2 g 的公差。
对于非常小的批次，例如 10 克树脂：4 克固化剂 (MR 100:40)，这可能会导致与正确混合比的偏差为 50%。因为显示屏上显示的硬化剂不是 4 克，而是杯子中含有 2 或 6 克。
因此，应使用一次性注射器根据体积进行少量给药。请注意：重量份数与体积份数不同，因为各组分
的比重不同（树脂约 1.1，固化剂约 1.0 g/cm³）。
- 添加比指定更多的硬化剂不会导致更快的硬化，只会导致更差的性能。
同样，加工时间不能通过添加较少的硬化剂来延长。
如果 MV 存在偏差，则模塑材料性能会下降。在偏差较大的情况下，硬化可能根本不会发生。然后只会发生分子链延伸、分支或部分交联，这对 FC 是无用的。
填料和添加剂
环氧树脂的性能可以通过各种添加剂来改善。颜料用于着色，填料用于增加成型材料的机械强度。
我们建议使用现成的颜料色浆（环氧色浆），它们可以轻松混合且不会结块。
填料例如是玻璃碎片、触变剂、棉片和玻璃泡。填料可以是球形、棒形或片形。
混合组件时，我们建议采用特定顺序：
将填料添加到成品树脂-硬化剂混合物中。混合比不变。
特别是金属粉末不得直接添加到硬化剂成分中，因为它们会在底部形成增稠和坚硬的沉积物。 反应性添加剂不应
添加到成品树脂/硬化剂混合物中，因为它们会改变混合比：
含有环氧基团的成分（环氧色浆、反应性稀释剂）混合到树脂成分中。
因此，可仅将含胺添加剂如粘合促进剂（胺硅烷）添加到硬化剂组分中。
搅拌的
不超过 500 克的少量应用手彻底搅拌 1-2 分钟。我们推荐木制搅拌棒（订货号 325 100-X）。
较大的批次只能使用混合螺旋桨和钻头进行混合。尽管对各组分进行了机械、密集的混合，但仍应使用干净的木条擦拭混合容器的底部和壁。
工具和混合容器
用于树脂和硬化剂的容器、设备和工具必须清洁。零件上也不得有油、蜡或油脂膜。用于处理脱模剂的工具必须与用于处理树脂和固化剂的工具分开。为进一步排除污染风险，应覆盖树脂、硬化剂或混合物。
应使用浅、壁光滑、底部光滑的混合容器。PE 混合杯（订货号 320 100-X 或 320 105-X）最适合。出于工业卫生的原因，化学行业协会推荐使用一次性容器。粘附的、完全硬化的树脂残留物对环境是中性的，允许与家庭或商业垃圾一起倾倒。原则上，也可以使用可重复使用的塑料容器（例如由 PE 制成）。
处理时间
混合物的使用寿命（适用期、处理时间）取决于批量大小（越大越快）和之前的温度历史。
- 更大的量
…由于放热反应（反应热）缩短开放时间；它们应该转移到浅碗中以避免热量积聚。
需要快速处理。 - 小批量
…小于 100 克的适用期延长。 - 如果混合容器中的温度明显升高并超过 40°C（发烧温度！），则混合物可能不再用于高质量的层压板，因为无法保证均匀的层压板生产。
更薄
环氧层压树脂不含溶剂。增强纤维浸渍所需的低加工粘度用活性稀释剂调节。活性稀释剂 (RV) 是含有环氧基团的低分子化合物，也会硬化。
环氧树脂主要是双功能稀释的。与单功能RVs相比，双功能RVs可防止分子链断裂，从而使树脂的强度值和耐热性得到很大程度的保留。在特殊情况下，可以通过添加更多的反应性稀释剂来调节粘度。但随着用量的增加，成型材料的强度和耐热性降低。
一些加工商使用各种基于醇、酮和碳氢化合物的溶剂进行稀释。例如，丙酮和甲醇很常见。丙酮易燃，甲醇有毒。除了潜在的危险之外，我们不推荐使用这些溶剂来稀释环氧树脂，因为这通常会导致固化问题。
丙酮和纯酒精充其量可以以尽可能少的量使用，并且仅作为稀释剂用于薄层，而不必担心质量有任何重大损失。然而，蒸发冷却通常会延迟固化时间。
市售溶剂，例如用于稀释油漆和清漆的溶剂，通常也不适用。这些通常是不同溶剂的混合物。此外，制造商在单独的溶剂配方中添加各种添加剂，这些添加剂是专门为他们自己的涂料体系量身定做的，但与环氧树脂一起使用时会产生意想不到的负面影响。
粘度
树脂和硬化剂的流动性（包含例如触变剂的填充系统除外）的单位为mPa·s（毫帕 x 秒）。这种用旋转粘度计确定的动态粘度最好通过查看已知液体的值来估算。
层压板生产
层压板中最有利的加工温度范围为 20 °C 左右。相对湿度不应超过65%。
低树脂温度和冷模具表面会增加加工、胶凝和固化时间。低于 15 °C 反应非常缓慢，低于 10 °C 则很快停止。只有加热到 20 – 30 °C 才能重新开始反应，才能完全硬化。
一个例外是非常活泼的系统，例如 5 分钟环氧树脂，即使在冰点左右的温度下也可以用作粘合树脂。
较高的温度会加速反应。当从 20°C 加热到 30°C 时，只有一半的加工时间可用。
室内空气必须无尘。但是，只有在该区域排放大量灰尘时才需要过滤供气。
层压板的机械加工不得在与湿法层压相同的制造室内进行。如果物理上的分离是不可能的，那么就必须有一个时间上的分离。然后在层压之前应特别彻底地清洁该区域。
生产高质量的层压板时，必须戴上手套以防止在粘合区域形成油腻的薄膜。
固化温度
大多数系统都是冷固化的（在室温下大约 20 °C）。成型材料在大约 24 小时后已经达到良好的强度，但会继续硬化几天并获得强度和耐热性。
航空航天认可的树脂是部分冷固化的。
由它制成的部件可以在 20 °C 下硬化 24 小时后从模具中取出并进行加工。只有在额外加热固化后才能获得最佳性能。必须遵守回火规定，尤其是对于航空中与安全相关的部件。
回火
所有树脂都通过后热处理达到更好的强度值。
其原因在于固化程度，在室温下不会达到 100%，但最初通常只有 85 – 90%。虽然该值在 7 天的过程中提高到 90 – 95%，但随着固化温度的升高，它可以提高到 100%。
这导致最佳的成型材料性能。由于较高的交联密度，强度和耐热性大大提高。
青岛山川
作者简介：热线：4009937117；18661776738（孙工）
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如何正确稀释树脂？
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玻璃纤维 – 玻璃纤维的制造
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