Epoxidharzklebstoffe: Härtungsmodifikation und Formulierungen

Was ist modifizierter Epoxidklebstoff?

Bei einem hohen Vernetzungsgrad von Epoxidharzen ist deren Zähigkeit häufig gering, und sie weisen eine unzureichende Schlag- und Vibrationsbeständigkeit auf, was ihre Anwendungsmöglichkeiten erheblich einschränkt. Als Strukturklebstoffe müssen sie daher modifiziert und zäh gemacht werden, um ihre Leistung zu verbessern. Unter „Zähmachung“ versteht man den Prozess, die Zähigkeit des Epoxidharzes zu erhöhen, während gleichzeitig die Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit der Epoxidmatrix erhalten bleiben, wodurch die Schlagfestigkeit und die Schälhaftung gesteigert werden.

Es gibt zahlreiche Ansätze zur Zähmachung von Epoxidharzklebstoffen, darunter die Zähmachung mit Kautschukelastomeren, thermoplastischen Harzen, interpenetrierenden Netzwerkstrukturen, der Einführung flexibler Ketten, anorganischen Whiskern, der In-situ-Polymerisation sowie Nanopartikeln. Reicht eine einzelne Zähmungsmethode nicht aus, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen, können mehrere Verfahren gleichzeitig eingesetzt werden, um den Zähmungseffekt zu verstärken.

Gummielastomer-Verschlechterung

Die traditionelle Zähigkeitsmodifizierung verwendet Kautschukelastomere als Zähigkeitsvermittler. Zu den für die Zähigkeitsmodifizierung von Epoxidharzklebstoffen eingesetzten Kautschukelastomeren zählen hauptsächlich Nitrilkautschuk, Polybutadienkautschuk, Silikonkautschuk, Polysulfidkautschuk, Acrylkautschuk usw. Die Morphologie der Kautschuke wird außerdem in Festkautschuk und Flüssigkautschuk unterteilt; dabei ist die zähigkeitsfördernde Wirkung von Flüssigkautschuken mit aktiven Endgruppen deutlich besser als die von herkömmlichen Kautschuken.

Zähigkeitsmodifizierung von thermoplastischen Harzen

Bei der Verstärkung von Epoxidharzen kommt es häufig zu einer Abnahme anderer Eigenschaften der Kautschukelastomere. Um bei der Verstärkung gleichzeitig die Wärmebeständigkeit und den Elastizitätsmodul zu erhalten, werden hochfeste, hochzähe, hochmodulige und hochwärmebeständige Thermoplastharze wie Polysulfon (PSF), Polyetherimid (PEI), Polyphenylenoxid (PPO), Polyethersulfon (PES), Polyetherketon (PEK) usw. zur Verstärkung von Epoxidharzen eingesetzt.

Technologie zur Härtung und Zähigkeitsverbesserung flexibler Kettensegmente

Obwohl die beiden oben beschriebenen Härtungsverfahren äußerst wirksam sind, erfordern sie beide, dass das Epoxidharz gründlich mit dem Modifizierungsmittel vermischt wird; dies führt zweifellos zu gewissen Schwierigkeiten und Unannehmlichkeiten in den Form- und Verarbeitungsstufen. Die Anwendung molekularer Designmethoden zur direkten Einbindung flexibler Segmente in das Aushärtungsnetzwerk stellt einen bewährten und effektiven Ansatz zur zähmachenden Modifikation von Epoxidharzen dar. Hierfür gibt es zwei grundlegende Verfahren: ① die Einführung flexibler Segmente in das Härtemittel zur Synthese eines flexiblen Epoxidhärtemittels; und ② die direkte Einbindung flexibler Segmente in die Molekülstruktur des Epoxidharzes selbst.

Zähmachung durch thermotrope Flüssigkristallpolymere (TLCP)

Thermoinduzierte Flüssigkristalle werden in Hauptketten- und Seitenkettentypen eingeteilt; strukturell weisen beide einen überwiegenden Anteil mesomorpher rigider Einheiten sowie einen Anteil flexibler Segmente auf. Der Zähigkeitsverstärkungsmechanismus beruht darauf, dass thermoinduzierte flüssigkristalline Mikrofasern innerhalb der Harzmatrix wie makroskopische Fasern wirken, um Risse zu propagieren, zu arrestieren und die Zähigkeit zu erhöhen. Im Vergleich zu herkömmlichen Zähigkeitsverstärkungsverfahren besteht das wichtigste Merkmal darin, dass die Zähigkeit zwar deutlich verbessert wird, während die Glasübergangstemperatur und der Elastizitätsmodul nicht nur unverändert bleiben, sondern sogar leicht ansteigen.

Praktische Formulierungsbeispiele für gehärtete Epoxidklebstoffe

CTBN-gummierte, gehärtete Epoxidklebstoffformel

Die Scherfestigkeit und die Schälhaftung des Klebstoffs wurden signifikant verbessert, während der Abfall der Glasübergangstemperatur relativ gering ausfällt.

Formel für epoxidharzbasierten Klebstoff, modifiziert mit Polysulfidkautschuk

Zweikomponentige modifizierte Epoxidklebstoffformel 1

Triphenylphosphat (TPP) CAS 115-86-6

Tributylphosphat CAS 126-73-8

Triethylphosphat CAS 78-40-0

Trimethylphosphat CAS 512-56-1

Zweikomponentige modifizierte Epoxidklebstoffformel 2

Formel für polyurethanverstärkten Epoxidklebstoff

Allzweck-Polyurethan-gehärteter Epoxidklebstoff Formel 1

Dimethylphthalat CAS 131-11-3

Dibutylphthalat (DBP) CAS 84-74-2

Diethylphthalat CAS 84-66-2

Diisononylphthalat CAS 28553-12-0

Allzweck-Polyurethan-gehärteter Epoxidklebstoff Formel 2

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