脂环族环氧化合物体系及性能

 

俞翔霄

（陕西西安市）

 

摘  要：论述了脂环族环氧化合物体系、脂环族环氧化合物、增韧剂、酸酐、固化剂、固化化学反应、酸酐与环氧化合物的反应机理、催化剂选用、固化剂用量的选用、引发剂的选用、配方设计与应用、纤维缠绕复合材料、电气和电子、应用、催化剂和胶黏剂涂料

关键词：脂环族环氧化合物；胶黏剂；涂料；

 

0  前言

脂环族环氧树脂早在上世纪七十年代由中科院化学研究所、天津合成材料研究所进行研制和开发，并曾在津东化工厂投产，但由于当时工业水平发展不及欧美工业发达国家，因此应用推广甚为艰难，而工厂因此而转产双酚A环氧树脂而仅保留了的207脂环族环氧树脂。随着改革开放，引进先进技术和电力工业发展很快，需要户外电器产品和户外电工材料。因此脂环族环氧树脂在国内又得到了推广和进一步发展。今介绍国外的脂环组环氧树脂体系及性能。

 

1  脂环族环氧化合物体系

脂环族环氧树脂由于其优良性能应用于多种用途，它有饱和的环的特性，具有优良的耐气候性和电气性能，即使在恶劣应用环境下也能保持。增韧剂NIAX多元醇可以使体系提高韧性和具有高的热变形温度，满足机械上应用。在作胶黏剂体系中优于其它环氧化合物，具有高的粘结强度，即使金属表面清理不够或有油污亦然。

脂环族环氧化合物是由二烯烃用过醋酸氧化而制的。环氧化合物含量不少于理论的90%，含有极少量的未反应的二烯烃和反应副产物。在原材料中没有氯元素，所以脂环族环氧化合物也没有水解氯，同时灰尘含量很低为20ppm一下，因此离子含量很低。

1.1  脂环族环氧化合物

Bakelite脂环族环氧化合物有四个商业牌号：ERL-4221、ERL-4299、ERL-4234和ERL-4206。

ERL-4221是普通用途，脂环族烯烃的二氧化合物主要用多元酸和酸酐固化。固化物具有好的介质损耗、好的耐热性和高的热变形温度。

ERL-4299与ERL-4221有相似的性能和耐候性能，但韧性较好。

ERL-4234是高粘滞树脂，具有特别高的热变形温度。

ERL-4206低粘度二环氧化合物，既能用胺类固化也可用酸酐固化，用作失水甘油醚环氧化物的稀释剂，以提高性能，供结构上使用。

1.2  增韧剂

NIAX多元醇系列用来改性脂环族环氧化合物，在保持体系高水平的电气性能和热变形温度下改善其韧性。

NIAX LHT-240是在室温液体三元醇与液体脂环族环氧化合物构成清晰无填料的体系，用于光散射的二极管子或其他透视的需要。LHT-240还可和其他改性剂一起使用。控制二相体系的形态，呈高性能、高填料的配方。

NIAX LHT-34是高分子量的三元醇与脂环族环氧化合物构成液态体系，用于不透明的浇注料具有很高的热变形温度和韧性，比LHT-24更好。该体系不论有填料和无填料，其固化物都具有均衡的机械性能和电气性能。

聚己内酯PCL-300是固体的高分子量的二元醇，用于水合铝填料体中具有高的热变形温度和韧性，能用于热变形温度高于160℃和在大的温度范围内变化，耐热冲击的产品。

NIAX己内酯醇PCP-0230是固体，分子量为1250的二元醇，用于改善ERL-4221体系的热冲击性能，热变形温度低于100℃。

1.3  酸酐固化剂

作为脂环族环氧化合物体系的固化剂有甲基四氢苯酐（ZZL-0334）和六氢苯酐（HHPA）。ZZL-0334室温是液体，与脂环族环氧化合物构成体系，粘度低，便于操作，其固化物的电气和机械性能本质上等同于固体HHPA固化体系，但在户外高压电器设备中HHPA更适用，因为它具有最大的耐电弧性和耐漏电起痕性及耐候性。

用NIAX多元醇改性的脂环族环氧化合物体系的典型的电气和机械性能列于表1。

 

表1 脂环族环氧化合物体系的材料的性能和用途

 

1.4  增韧剂

用NIAX多元醇增韧剂的脂环族环氧化合物体系的典型的电气和机械性能列于表2。

 

2  固化化学反应

环氧树脂不论脂环族环氧化合物或其他甘油失水醚环氧树脂都是中间体，必须与各种固化剂、催化剂、改性剂化合形成各种物理性能的热固性复合物。环氧树脂不是最终产品，必须作为一个可反应的化学药品与其他化学药品反应构成体系而决定热固性结构。

甘油失水醚环氧化合物可以与碱反应如聚酰胺固化剂，而环己烯氧化物树脂与酸性固化剂有高的反应性。二元酸的酸酐构成环己烯氧化物的重要酸酐。

 

表2  用NIAX多元醇增韧剂的脂环族环氧化合物体系的典型的电气和机械性能

	NIAX 多元醇 LHT-240	NIAX 多元醇 LHT-34	聚己内酯PCL-300
化学名称	聚丙烯氧化物三元醇 分子量710	聚丙烯氧化物三元醇 分子量5000	聚己内酯二元醇 分子量10000
化学结构式
应用	改性ERL系列作透明体系，供交流电气设备用	改性ERL系列,用于高HDT和耐热冲击的中压电器	改性ERL系列,用于最大HDT和耐热冲击，用于室外耐候填料
25℃黏度/CP	270	950	固体(熔点)60℃
25℃比重/(g/ml)	1.021	1.006	1.145
色泽(1933色标)	≤1	≤1	1
羟基值	237.5	33.8	11.2
沸点 760mmHg/℃	——
20℃蒸气压/mmHg	<0.1	<0.1	<0.1
凝固点/℃	<-25	<-25	60
25℃水中溶解度/%	<0.1	<0.1	<0.1
	HHPA	ZZL-0334
化学名称   化学结构式	六氢苯酐	甲基四氢苯酐
应用 25℃黏度/CP 25℃比重/(g/ml)	户外电气设备用的固体酸酐	所有环氧化合物液体酸酐
	固体（熔点35℃）	50~120
	1.19（40℃）	1.18
色泽(1933色标) 羟基值	1	4
	154	165
沸点 760mmHg/℃	158（在17mm Hg）	213
20℃蒸气压/mmHg	<0.1	<0.01
凝固点/℃	35	24
25℃水中溶解度/%	<0.1	<0.1

 

 

六氢苯酐（HHPA）广泛应用作脂环族环氧化合物ERL-4421的固化剂，在催化剂下与环氧树脂形成结构如下：

一定数量的环氧化合物起均聚作用导致形成聚醚结构。

 

2.1  酸酐与环氧化合物的反应机理

失水甘油醚树脂中，在制造过程发生的化学反应内含有少量羟基，而脂环族环氧化合物则几乎没有羟基，因为羟基可以打开酸酐而固化环氧化合物，虽然我们可以写出反应平衡式，但纯净的环氧化合物与纯净的酸酐是不反应的，所以在脂环族环氧化合物/酸酐体系添加少量羟基，添加活性氢（典型的是羟基）使环氧化合物/酸酐固化其机理是使酸酐与羟基形成酯。

然后进一步与环氧化合物形成带羟基的酯。

 

反应进一步消耗环氧化合物和酸酐，使环氧化合物与酸酐反应呈含羟基的二酯形成网状，因此固化过程中羟基含量保持恒定。当存在着酸性状态下羟基与环氧化合物作用同时发生反应形成羟基醚。

这一反应相当于环氧化合物均聚作用，然后再产生羟基，重复进行，所以对于环氧化合物和酸酐少量的羟基是必须的，才能引发环氧化合物/酸酐体系固化。羟基可以由改善韧性的多元醇提供。固化的速率决定于提供羟基的数量，固化物的质量也与加入羟基的数量呈反比关系。添加的羟基会与少量的酸酐形成酸，从而降低体系的官能度，直接的效果是每一环氧化合物与酸酐反应是二官能团的一半，当环氧化合物与酸反应仅是单官能团的。

为了说明伴随着酯化反应的醚化反应（均聚作用）可以用酸环氧化合物反应机理来解释。一种中间络合物（由环氧化合物/羧酸或环氧化合物/酸性催化剂）的反应或多或少会出现即与酸形成酯或与羟基形成醚。并在脂环族环氧化合物/酸酐/多元醇体系中设计两个比例R1（酸酐/环氧化合物）和R2（酸酐/羟基）来进一步讨论。

属于环己烯氧化物的脂环族环氧化合物与酸接触都很敏感，即使是较弱的酸性羧酸（和它的酸酐）在低温150℃时尚有实用的反应速率。对酸性强的芳香酸反应更为敏感。假如用弱酸性的Lewis（路易氏）酸作催化剂，在低温能发生固化且固化接近完全。辛酸锡是很有效的催化剂，更强的催化剂是硝酸铀酰六水合物。也像失水甘油醚一样，脂环族环氧化合物也可以用碱作催化剂如叔胺，此时环氧化合物/酸酐共聚反应大大地多于酸性催化剂固化时的比例，但环氧化合物的均聚反应没有被消除。碱催化剂固化的区别是一个选择过程，此时羧酸酯阴离子（由酸或酸酐与碱性催化剂形成）与环氧化合物反应生成醇盐阴离子。它即刻由酸（或酸酐）中和羟基酯（或二酯体）和另一个羟酸酯阴离子

反复的酯化过程达到反应完全，假如它和“无催化剂”反应不同时发生。

讨论了酸酐/环氧化合物体系的机理同样适合于多元羧酸/环氧化合物体系。二者的区别是后者限制了实际应用，环氧基对于酸酐是二官能团的，对酸则是单官能团的，换句话说二环氧化合物用一个酸固化是双官能团，而用酸酐固化剂是四官能团的，所以双环氧化合物/二元酸体系的官能度是双环氧化合物/酸酐体系的一半。为了增加多元羧酸的官能度，实际上计算酸性固化剂是不限制官能团度，因为此时固化状态导致很多的均聚反应（醚化反应）来增加体系的官能团，例如辛酸锡催化剂的酸二聚体固化脂环族环氧化合物导致坚硬的热固性产品而用BDMA作催化剂导致固化很差的产品。

2.2  催化剂选用

苄基二甲胺（BDMA）是商业上常用作ERL-4221/酸酐体系的叔胺催化剂，三（二甲胺基甲基）苯酚，（DMP-30）则活性较小。催化剂活性考虑其位阻效应和碱度，吡啶和三乙烯二胺是活性大的碱性催化剂，最高活性的催化剂则是胆碱盐。

选择环氧化合物/固化剂体系的催化剂取决于应用设备的需要。例如叔胺可以克服辛酸锡残余金属基团恶化电气性能的缺点，也可改用硝酸铀酰，它活性比辛酸锡大，用量小，对电气性能影响小，固化更完全。DMP-30活性比苄基二甲胺（BDMA）小，对大型工件放热少，是可选用的慢性催化剂，另一方面酸性催化剂如辛酸锡或硝酸铀酰比叔胺活性大，因此更完全，特别在环氧化合物/酸酐操作过程中提升均聚反应比共聚反应具有高的官能度。例如ERL-4221（或ERL-4299）与酸的二聚体反应碱催化剂（R1=0.85）导致固化不好的产品而用辛酸锡催化剂（R2=0.54）得到固化很好的产品。

2.3  固化剂用量的选用

为避免发生“副反应”导致未反应（或局部反应）固化剂恶化产品性能，必须选择适宜的固化剂对环氧化合物的比例，最佳值R1由右式而定。

分析很多环氧化合物/酸酐体系表示最佳值R1与酸酐的酸性强度（pKa值）和固化催化剂有密切关系，通常高酸性的固化剂比弱酸性的固化剂提升醚化反应，强的酸性酸酐需要R1低于弱酸性酸酐，表3是没有催化剂固化ERL-4221与酸酐酸性强度的关系。

 

 

表3 无催化剂下固化ERL-4221的最佳酸酐/环氧化合物之比（R1）

四氢苯酐(THPA)	六氢苯酐(HHPA)	甲基四氢苯酐 (MeTHPA ZZL-0334)
0.70	0.80	0.80

 

低熔点酸酐（例如六氢苯酐）或液体酸酐（如甲基四氢苯酐）受到欢迎。因其在低温下便于操作和试用期长，体系保证完全能熔融状态。某些特别酸酐（较弱酸性）可以用催化剂来缩短固化时间，因为酸性催化剂可以提升醚化反应，而碱性催化剂和无催化剂则提升很少，表4是采用1phr苄基二甲胺和0.5phr辛酸锡（SnOct2）作催化剂所选的最佳R1值。

最佳值是指固化物热变形温度最高，物理性能最好，固化最完全和高温重量损失最小时的R1。

2.4  引发剂的选用

脂环族环氧化合物羟基含量很低，它与酸酐（R1为最佳选择）和催化剂的体系，其固化速率很慢，

必须加入少量羟基（或其他活泼氢）作引发剂。羟基含量要适宜使之符合环氧化合物/酸酐的反应过程，具最佳含量公式：

 

表4  每100份（重量）的脂环族环氧化合物树脂所需的HHPA或ZZL-0334固化剂

脂环族环氧化合物	无催化剂R1=0.80		1%BDMAR1=0.85		0.5%SnOct2R1=0.55
	MeTHPA	HHPA	MeTHPA	HHPA	MeTHPA	HHPA
ERL-4221	96	90	102	96	66	62
ERL-4234	92	81	97	91	63	59
ERL-4299	61	55	69	63	39	35

BDMA 1%，SnOct2 0.5%均以环氧树脂为基计算

 

式中分母表示可以提供的使用的活泼氢，比例R2是规定了二官能团环氧化合物（酸酐）固化和单官能团环氧化合物（酸）固化的比例。R2小于1表示羟基过量使酸酐形成酸酯，结果使体系官能度不足。小于2使固化产物硬度比R2值高的小。R2在3~5则固化速率快和固化物完全固化。

添加到环氧化合物/酸酐体系的羟基原料的性能也影响到产物的物理性能，考虑影响小则常添加低分子量的多元醇如丙二醇或三羟甲基丙烷。多元醇如丙三醇或季戊四醇因在脂环族环氧化合物中没有足够的溶解度，不推荐使用。乙二醇出现在边缘处，在某些体系中溶解或部分溶解。

聚合物的多元醇用来调节R2，同时改进体系增加韧性。很多脂环族环氧化合物属低环氧当量，和常用的酸酐结构一样紧密构成高热变形温度（HDT）和脆性，因此特别需要多元醇改性。

NIAX多元醇LHT-240提供中等硬度清晰体系，它能透视这点很重要。高分子量多元醇如LHT-34和PCL-300用于最大限度均衡热变形温度、热冲击和电气性能。

 

3  配方设计与应用

脂环族环氧化合物由低黏度树脂（如ERL-4221和ERL-4206）到高黏度树脂（如ERL-4234）应用工艺面广，根据产品性能、工艺要求而选用树脂、固化剂、增韧剂、催化剂、填料以及挥发、，工作温度等而定。ERL-4221、ERL-4299、ERL-4234仅能用酸酐固化剂。而ERL-4206既可用胺类固化剂也可用酸酐固化。

与其他树脂相比较，脂环族环氧化合物具有黏度小，易操作，填料量大，好的耐候性和优良的耐电弧性和耐漏电起痕性和高的热变形性。它的缺点是固有的脆性，可添加低分子量改性剂来有效改进。

最近发展二相结构的固化体系，高交联密度和高热变形温度的脂环族环氧化合物用橡胶体改性，形成二相形态来增加韧性，分子量在4000~9000的多元醇的改性剂，提高不相容的二相形态。

全部液体的体系可直接混合，树脂和多元醇混合成一个组份，催化剂和酸酐构成第二组份，然后二者混合供使用。有填料的体系则填料必须加在两个组份中，然后真空脱气，采用NIAX多元醇来控制体系的韧性和耐热冲击性。

坚硬的脂环族环氧树脂也可用其他方法增韧，（不采用含醇基团）即用柔性固化剂如酸的二聚体Empol 1022，但热变形温度不超过25℃，具有优良的电气性能和耐热冲击性。各种方法改性的推荐配方的机械性能和电气性能l列于表4、表5和表6中。

液体酸酐如ZZL-0334比固体酸酐HHPA便于操作。且热冲击性好，但HHPA可提高HDT10~20℃。

脂环族环氧化合物体系的试用期常受混合温度的影响。室温混合的体系试用期要比提高温度混合的体系试用期长；低黏度体系保存在低于室温下可延长适用期。高黏度体系有时要加热使其好操作和防止结晶析出。所有环氧化合物在激活的混合物中打开环会释放热量，物料愈多则热量释放愈大。

低黏度脂环族环氧化合物在加热固化时有挥发的倾向，但不推荐制成预浸料，也可满意的用湿法卧式纤维缠绕工艺，因为ERL-4206和ERL-4221黏度小，常作其他树脂的活性稀释剂，图1是脂环族环氧化合物ERL-4221和双酚A失水甘油醚（双酚A环氧树脂）或DGEBA形成复合体系，采用液体酸酐ZZL-0334固化其HDT和黏度的变化，少量的ERL-4221使体系黏度猛降，而HDT则随ERL-4221量增加而增加。即使复合体系有少量的ERL-4221也不能用胺类固化。

图2是ERL-4221和双酚A环氧树脂采用HHPA作固化剂的固化物的热稳定性。热寿命用重量损失10%来评定。酚醛固化ERL-4221稳定在200℃左右，低于此温度，体系是相似的，根据应用经验脂环族环氧树脂在175℃最好，特别是没有空气情况下，因为在200℃某些脂环族环氧树脂树脂体系被氧化成挥发性产物。下见图1和图2（双酚A环氧树脂环氧当量185g/mol）。

图1 ERL-4221添加到双酚A环氧时树脂黏度和HDT的变化 图2 ERL-4221双酚A环氧和六氢苯酐的固化物的热稳定性

 

脂环族环氧树脂比双酚A环氧树脂有更好的性能是户外可靠性，由ERL-4221/HHPA/三元醇改性剂的体系制的的玻璃布层压制品在户外曝晒三年，性能变化很少。加填料的同样体系在户外曝晒5年电

应力作用下仍有良好的操作性能。表7是人工气候加速试验1000h到2000h后的性能。应用填料范围宽，密度高，低吸油率型（类似二氧化硅），可以加入触变材料形成高黏度，也可加入特种填料如水合铝用来改进阻燃性能和提高耐电弧性和耐漏电起痕性，也可加入粗填料如干砂、砾石，可用在大型浇注件以减少收缩和降低成本。

为了提高填料与树脂体系间的粘结强度常采用A-186或A-187硅烷偶联剂，表6表示填料直接用偶联剂处理很有效，它使树脂/固化剂混合中结合，还可与填料表面结合，从而提高了粘结强度，增加了拉伸和热冲击性能，更重要的是在潮湿环境下性能保持率良好。

3.1  纤维缠绕复合材料

推荐代替芳香胺固化的缠绕增强环氧复合材料，其成本、工艺性能、固化物性能必须相匹配，满足最终的应用需要。脂环族环氧化合物与双酚A环氧化合物相混合并用液体酸酐固化的体系能满足需要。脂环族环氧化合物克服了双酚A环氧化合物热变形温度的缺陷和由于降低黏度便于操作。双酚A环氧化合物提供的拉伸性能，采用咪唑催化剂，使固化周期相当于商业用的体系。脂环族环氧化合物/双酚A环氧树脂体系的适用期比芳香胺固化体系长的多。两种体系的浇注树脂性能比较于表5。

 

表5 双酚A环氧树脂与脂环族/双酚A环氧体系的对比

注：（凝胶：100℃/1h+后固化175℃/2h）（1）环氧当量140;（2）环氧当量190;（3）Archem co生产;（4）在140℃水煮15h后，在125℃时的消氏硬度

3.2  电气和电子上的应用

由脂环族环氧化合物制备的有机绝缘子代替高压户外使用的瓷绝缘子，它们要求优良的耐电弧和

耐漏电起痕性。与瓷绝缘子相比，它重量轻、密致、抗冲击和便于制成复杂的外形，不论大或小，均具有坚硬和韧性的绝缘子，其配方于表6.表7 13%LHT-240改性ERL-4221/HHPA体系/60%水合铝填料，人工加速气候试验结果。

 

表6无填料的脂环族环氧化合物体系

			清晰均匀体系				二相不透明体系
			A	B	C	D	E	F
	ERL-4221		100	66.5	77	100	140	140
增韧剂	酸的二聚体		——	——	——	112	——	——
	LHT-240		——	——	23	——	6	——
	LHT-34		——	——	——	——	31	——
	PCL-300		——	——	——	——	——	29
	PCL-0230		——	33.5	——	——	——	——
固化剂	ZZL-0334		——	——	77	——	132	132
	HHPA		100	65	——	——	——	——
	催化剂/%		0.5	0.5	0.5	0.7	0.1	0.1
			BDMA	BDMA	BDMA	Su(Oct)2	胆碱	胆碱
力学 性能	热变形温度/℃		190	100	108	<25	163	123
	耐热冲击		<1	3.7	5.5	6.5	8.2	9.3
	拉伸强度/psi		9000	8000	11300	1100	6100	10400
	延伸率/%		2~3	2~7	14.9	140	11	5.9
	拉伸模量/psi		445000	790000	412000	——	223000	379000
电气性能	介电常数/功率因数60Hz	23℃	2.8/0.008	2.9/0.010	3.0/0.05	4.2/0.030	3.3/0.009	3.2/0.016
		100℃	2.7/0.007	3.2/0.031	3.2/0.020	4.9/0.040	3.79/0.027	4.2/0.053
		150℃	3.0/0.010	3.3/0.080	4.1/0.070	4.3/0.040	4.6/0.073	4.72/0.089
	23℃体积电阻率MΩ·cm		1×1010	1×1010	1×1010	2×109	1×109	1.8×109
	耐电弧 秒		>150	>150	>150	>150	>150	>150
	耐漏电起痕2.5kv min		>2000	>2000	>2000	>1500	>2000	>2000

注：固化条件：100℃/2h+160℃/4h;试用期：25℃>8h，80℃约0.5h;催化浓度以总的液体反应物的量计算

 

表7 13%LHT-240改性ERL-4221/HHPA体系/60%水合铝填料，人工加速气候试验

 

脂环族环氧化合物可以用来包封透光折射的二极管，因为它有优良的电气性能和浅的色泽。用多元醇增韧剂如POL-300，LHT-34和LHT-240可以广泛用于灌注和包封变压器，高压线圈和各种小型电气元件，因为它具有好的耐热冲击性能，高的热变形温度和电气性能。表6所示配方有高温固化，也有低温固化的热塑性状态的包封胶。表8 列出了有填料脂环族环氧化合物体系的浇注树脂配方及性能。

 

表8 有填料脂环族环氧化合物体系的浇注树脂

			A（1）	B（1）	C（1）	D（1）	E（2）
脂环族环氧树脂	ERL-4221		140	140	140	——	——
	ERL-4299		——	——	——	210	140
增韧剂	LHT-240		18.5	34	33	31	34
	LHT-34		18.5	34	33	46	34
固化剂	ZZL-0334		132	132	——	——	132
	HHPA		——	——	123	58	——
	PAPA		——	——	——	39	——
催化剂（3）：胆碱%			0.1	0.1	0.1	0.1	0.5
填料	硅微粉（60%）325目		464	510	——	——	510
	水合铝（60%）325目		——	——	495	578	——
物理性能	热变形温度/℃		150	118	128	<RT	95
	耐热冲击性		6.8	10	8.4	11.4	9.8
力学性能	拉伸强度/psi		11000	67000	7240	——	——
	延伸率/%		1.2	2.2	1.34	——	——
	拉伸模量/psi		1450000	918000	98100	——	——
电气性能	介电常数/功率因数 在60Hz	23℃	3.4/0.013	3.5/0.014	4.0/0.027	——	3.4/0.014
		100℃	2.66/0.020	3.9/0.036	4.9/0.098	5.4/0.088	9.2/0.077
		150℃	3.77/0.025	4.31/0.071	5.6/0.142	——	4.5/0.120
	25℃体积电阻率MΩ·cm		8×107	6×107	3×107	——	4×107
	耐漏电起痕 2.5kv min		>2000	>2000	>2000	>2000	>2000
	电气强度S/TV/mil		420	412	390	——	350

固化条件100℃/2h+160℃/4h，25℃适用期>8h；固化条件120℃/2h，25℃适用期>8h；催化剂用A-187硅烷0.5处理过

 

3.3  胶黏剂

表9和表10说明脂环族环氧树脂体系优于甘油失水醚体系，可用于清理不洁或有油污的金属表面。

 

表9脂环族环氧化合物体系层压材料性能

		ERL4221/HHPA	ERL-4221/PCP-023
弯曲强度/psi（73/27）HHPA	68F（20℃）	75000	75000
	160F（71℃）	68000	65000
	300F（150℃）	61000	18000
68ºF 拉伸强度/psi		51000	55000
68 ºF 层间剪切强度/psi		——	1000

表10  ERL-4221/ERR-4090复合物的胶粘性能

ERL-4221/PCP-0230重量比	HHPA /phr	Al /Al搭剪切强度/psi
		73 ºF	180 ºF	250 ºF
100/0 87/13 73/27 73/27 60/40 双酚A环氧	100 86 73 73 60 82	1030 1160 1570 2080 2180 1650	850 1090 1460 2260 1200 2150	770 1100 1180 1830 490 800

HHPA/100份树脂用量，体系用1%BDMAAl用溶剂清洗和磨蚀，固化条件130℃/1h+160℃/4h每100份环氧树脂用35份石棉磷灰石粉

     表面处理对脂环族环氧化合物体系粘着性能的影响见表11。

表11 表面处理对脂环族环氧树脂体系粘着性能的影响

配方	A	B
ERL-4221	53	75（a）
PCP-0230	47	——
LHT-240	——	25
BDMA	1	——
ZZL-0334	56.3	——
BF3·MEA	——	1.5
适用期 25℃	48h	4月
搭接粘结强度（b）/psi
铝牌表面处理
未清洗	2400	——
MEK清洗	2600	——
MEK清洗和有油膜	2000	1500
MEK清洗和在70℃的“ALCONOX”的清洗剂中浸渍10min	3300	——
MEK清洗+酸蚀	4000	——

（a）LHT-240加热到50~55℃后添加BF3·MEA混合后慢慢冷却到25℃和ERL-4221很好混合。（b）Al/Al，搭接胶层3-mil。A固化:80℃/2h+160℃/4h；B固化:160℃/1h

 

3.4  涂料

脂环族环氧化合物具有的性能可供特种涂料之用。脂肪结构具有耐冲击的表面和耐电弧和耐漏电起痕，用作电气涂料。脂环族环氧基团可以与酸反应，因此先用脂肪酸反应合成酯，含的羧基的树脂进一步交联，和在聚合体系中清除酸（结果是保护物恶化）。虽然脂环族环氧化合物可以与醇反应和胺反应甚小，很容易与酸反应。

UCAR树脂LPCA-3210和UCAR树脂LPCA-5011是羧化树脂溶液发展为高固体涂料，这些树脂可以容易与脂环族环氧化合物ERL-4221和ERL-4299在低温（200~220F）交联用作涂料具有优良性能。因为它的溶液黏度低，中间体作为高固体涂料特别有吸引力。涂料固体量为70~80%容易制造和使用，高固体量油漆可以用于汽车底漆，工业涂刷设备都需要形成相对厚的漆膜（1.5~2.0 mil/s），详见表12.。

 

表12 LPCA-3210和UCAR树脂LPCA-5011特征

	LPCA-3210	LPCA-5011
固体量/%	80	80
25℃黏度/CP	1200	6000
溶剂	醋酸纤维酯	醋酸纤维酯
酸值	102	162
比重 25℃/20℃	1.1393	1.1870
色泽 标号	3	3

注： psi是1bs/in2

     1 mil=0.001吋=0.0254mm

     1 psi=0.07kg/cm2