Отвердители для эпоксидных клеев

Из-за высокой реакционной способности эпоксидной группы в эпоксидных смолах для их отвердевания можно применять целый ряд продуктов разной химической природы. Изменение типа отвердителя в клеях может изменять в широких пределах физико-механические свойства клеев (теплостойкость, прочность, диэлектрические и теплофизические свойства и др.), и технологические свойства (жизнеспособность, температуру и время отвердевания, вязкость,  и др.).

Как отвердители эпоксидных клеев применяют комплексы трифторида бора с различными азотсодержащими соединениями , ароматические амины и их эвтектические смеси, немодифицированные и модифицированные алифатические полиамины, дициандиамид и его модификации, ангидриды ди- и поликарбоновых кислот.

Процесс отвердевания эпоксидных клеев идет с выделением тепла. При малой толщине клеевого шва тепло почти полностью поглощается субстратами.

Ниже приводятся некоторые свойства отвердителей и клеевых композиций.

Алифатические полиамины это жидкости (от темноокрашенных вязких до светлоокрашенных низковязких). Отвердевание с помощью них проходит при комнатной температуре. Некоторые отвердители могут отверждать эпоксидные клеи при 5—15 °С. Время отвердевания зависит от активности отвердителя, что определяется его структурой. По активности аминные отвердители можно разделить на низкоактивные, высокоактивные и среднеактивные и.

Низкоактивные отвердители применяют с высоко- и среднеактивными, для которых они являются регуляторами вязкости и жизнеспособности, уменьшают токсичное действие композиций.

Высокоактивные аминные отвердители: этилендиаминоме-тилфенол (АФ-2),  2-(диметиламинометил)фенол,

Отвердители средней активности: производные имидазолина, полиэтиленполиамины,

низкоактивными отвердители: - дицианоэтилдиэтилентриамин.

Для отвердевания эпоксидных клеев широко применяют низкомолекулярные полиамиды – это продукты поликонденсации полиэтиленполиаминов с димерами метиловых эфиров кислот растительных масел.

Низкомолекулярные полиамиды обладают рядом преимуществ перед полиаминами: композиции, изготовленные с их использованием, более жизнеспособны и не так токсичны, не требуют такой точности при приготовлении клея. При отвердевании эпоксидных смол они являются и «внутренними пластификаторами» системы. К примеру, ПО-200, ПО-300, Л-20 и др.

Ароматические амины и их эвтектические смеси отверждают эпоксидные смолы при высокой температуре и позволяют получать высокопрочные клеевые швы, которые обладают также и высокой водостойкостью и химически стойки. Для понижения температуры отверждения их используют с высокоактивными ароматическими отвердителями, являющиеся катализаторами процесса. К примеру, М-фенилендиамин и 4,4'-диаминодифенилметан,  являющиеся кристаллическими, летучими продуктами.

Дициандиамид (ДЦДА) H2NC(=NH)NHCN, все азотсодержащие группы могут взаимодействовать с эпоксидными и гидроксильными группами. Это латентный отвердителем; клеи, содержащие ДЦДА, могут храниться не менее 6 мес, быстро отвердевают при высоких температурах и имеют высокие физико-механические свойства.

Ангидридные отвердители дают возможность получать эпоксидные клеи с длительной жизнеспособностью, отверждаемые при температуре (120-160 °С). Клеевые составы с ангидридами, имеют по сравнению с клеями, отверждаемыми аминами, имеют более высокую теплостойкость, климатическую стойкость, повышенную деформационную теплостойкость, термостабильность.

Примерами таких отвердителей являются метилтетрагидрофталевый ангидрид (МТГФА), модифицированный метилэндиковый ангидрид, эвтектическая смесь эндикового ангидрида с аддуктом антрацена и малеинового ангидрида и др.

Находят применение также полиангидридные отвердители, например АПС-94, имеющие невысокую температуру плавления (60-80 °C) и позволяющие получать отвержденные композиции с повышенной деформационной теплостойкостью.

Продукты модификации МТГФА сополимером малеинового ангидрида со стиролом, дициклопентадиеном или метилметакрилатом, это  вязкие жидкости, мягкие смолоподобные либо твердые хрупкие вещества, они обеспечивают создание отвержденных клеев с повышенной деформационной теплостойкостью.

В присутствии всех ангидридных отвердителей отвердевание эпоксидных клеев идет при температурах выше 100 °C в течение длительного времени. В этих условиях идет частичное улетучивание ангидридов, проходят место побочные реакции.Поэтому отверждение эпоксидных смол ангидридами нужно производить с катализаторами (некоторые амины, комплексы трифторида бора с различными азотсодержащими соединениями и др), которых нужно вводит в композиции в количествах 0,5-3,0 %. Применение катализаторов позволит не только понизить температуру отвердевания, но и полностью исключить побочные реакции, стабилизировать свойства продуктов.

Комплексы трифторида бора с разными азотсодержащими соединениями относят к высокоактивным отвердителям эпоксидных смол. Трифторид бора BF3 это очень активным катализатор отверждения эпоксидных смол; процесс отвердевания идет с большим тепловым эффектом. Для понижения экзотермического эффекта применяют его комплексы с аминами.

В зависимости от активности отвердителей и температуры, время полного отвердевания составляет  от 2-3 ч до нескольких секунд.

Комплекс BF3 с моноэтиламином относится к числу латентных. Он дает возможность получать  клеевые композиций, которые хранятся  не менее 3 мес. и быстро отвердевают при 120-160 °C.

Кроме вышеуказанных для отверждения эпоксидных смол в клеевых композициях применяют титансодержащие отвердители, к примеру  триэтаноламинотитанат. Отверждение идет при 100 °C и более. Он позволяет получать клеи с высокой теплостойкостью, но водостойкость этих клеев недостаточна. К таким отвердителям относят также Бензам АБА.

Представляет интерес использование элементорганических аминных отвердителей, к примеру, аминоэтоксиси-ланов (АДЭ-3).

Для отверждения эпоксидных смол применяют и  феноло- и аминоформальдегидные олигомеры, изоцианаты и некоторые другие