树脂添加剂类型和说明

树脂添加剂类型和说明

树脂是复合材料行业的独特工具,用于将其他材料组合在一起,即复合材料的胶水。这使得加入其中的添加剂变得更加有趣,因为进入树脂的树脂添加剂解决了当今世界上无数的问题。添加剂通常用于改性树脂体系以达到增稠目的并增强机械、热甚至电性能。一些添加剂会改变树脂的机械性能,从而增强其适应二次粘合、垂直应用、间隙填充、泡罩修复、锉削、整流罩或注射等任务的能力。许多这些添加剂通过控制普通层压树脂的粘度起作用,而一些添加剂则为树脂添加不同程度的增强以用于结构应用。基本上,就像使用添加剂特性作为树脂本身的复合材料作为短增强材料一样。可以设计添加剂特性以提供更好的整体部分取决于需要。

在大多数复合材料应用中,树脂的粘度由树脂与放入混合物中的特定填料的比率来控制或确定。更少的填料和更多的环氧树脂将产生更低的“流动”粘度产品。然而,当添加额外的填料时,环氧树脂会变得更厚,如某些触变糊剂所见。所有这些都取决于所使用的添加剂和树脂。混合这些添加剂的重要性不一定是完美的混合比例,而是为了达到所需工作或应用的特定粘度或厚度。许多可用的产品只是针对特定工作销售的各种类型添加剂的预先确定的混合物。然而,制造其中一些产品而不是直接购买它们可能更便宜、更可行。

为简单起见,有几种不同的粘度可以完成手头的任务。为工作获得适当的稠度、厚度或粘度将使其更容易应用于各种基材并实现最佳粘合性能。为了便于参考,请使用可比较的产品稠度来描述粘度。

牧场调料与蜂蜜稠度:通过购买较厚的树脂或通过最少量的添加剂(如气相二氧化硅或微珠)来实现。这种一致性实现了更容易的滚动能力,适用于层压或小填充孔。

番茄酱稠度:稍厚,用于将平面、水平或类似(紧密)配合表面粘合在一起。也用于填充孔的应用,非常适合需要使用注射器注射到特定位置时。

石膏稠度:在与垂直表面粘合的应用中更厚,如触变树脂。这种稠度最适用于修复沿垂直壁的复合材料表面,其中较薄的稠度会简单地用完。这也是在表面间隙明显很小的地方进行粘合的一种选择,也可以将各种硬件粘合到位,并且可以很好地填充间隙。

花生酱稠度:添加更多增稠剂后,这种稠度将保持在垂直表面上,并广泛用于填充和整流罩化合物。这种一致性在实现与不均匀配合表面的粘合的能力方面也受到高度重视,并且与间隙填充效果很好。

虽然许多可用的可选添加剂在与树脂混合时可以达到所需的粘度,但某些类型的添加剂甚至多种添加剂的混合物可以用于最佳性能。这些添加剂的性能取决于它们的大小和分子组成。从微米、纳米、毫米到更小,最终用途是填料或添加剂,几乎是无穷无尽的。

填料

气相二氧化硅(又名 Cabosil)是一种用途极为广泛的环氧树脂体系增稠剂/添加剂。由于其高度亲水性和易溶解性,它被用于全球范围内的产品,包括复合材料、油漆、水甚至食品工业。气相二氧化硅比灰尘更细,是一种纳米级尺寸的材料。二氧化硅的低密度材料具有高强度,同时提供快速增稠特性。气相二氧化硅是一种小颗粒物质,吸入可能有害。强烈建议在使用这种材料时戴上口罩或进行足够的排气通风。

优点:用途极为广泛,可用作单一添加剂或与其他材料混合物作为增稠剂,在所有上述稠度下均可使用。非常快速的填充剂,在适当的稠度下具有出色的触变性。

缺点:作为添加剂,可能会使打磨更加困难。最好与其他添加剂混合物一起用作增稠剂。

玻璃/塑料微球与环氧树脂广泛混合以提供发光化合物。这些微球是中空的,具有小的气孔,使其成为理想的轻质填料和整流罩添加剂。与气相法二氧化硅相比,这种添加剂的尺寸更大,但增稠程度不如气相法二氧化硅。

优点:易于打磨且重量轻,非常适合整流罩

缺点:单独与环氧树脂一起使用时,材料不能很好地粘附在垂直表面上。对于垂直表面整流罩,将微球与树脂以约 1:1 的比例混合,加入少量气相二氧化硅使混合物变稠,直到它保持在垂直表面上。(想想石膏稠度)这种方法仍然可以提供易于打磨的表面。

树脂增强

考虑到其他产品,用作树脂添加剂的碳纤维纳米管对于复合材料来说相对较新。碳纳米管非常小,最出名的是它是人类已知的最坚固的材料之一,它是圆柱形的石墨烯。当与环氧树脂(按体积计 4-6%)混合时,它可以产生非常适合铸件和表面涂层的增强树脂。细长的碳管是一种很好的表面涂层添加剂,因为纳米管比单独的树脂更好地将能量传递给增强材料。从这种独特材料的特性进入最终使用的产品中,还有很多东西需要学习。

优势:表面磨损,增加铸件和表面涂层的耐用性,更好的能量传递,导致更坚韧的复合层压板

缺点:难以在传统复合层压中使用

玻璃微纤维由生产织物或其他各种玻璃纤维材料的“剩余物”制成。不是将废玻璃纤维扔掉,而是根据需要将其切成各种尺寸以供使用。留下来并不会降低它的价值,玻璃纤维微纤维提供比单独的树脂、气相二氧化硅或微球添加剂更强的机械粘合力。“玻璃微纤维”被精细切割成直径约 2 微米的微米尺寸,基本上是最小的玻璃尺寸,可作为树脂添加剂提供任何实质性强度。玻璃微纤维是很好的树脂添加剂,用于一般孔填充、表面修复和二次粘合,如配合表面粘合。

优点:提供比木材填料、气相二氧化硅或微球等产品更高的机械性能。

缺点:更难使用,因为稠度与流动的果冻相当,一些经验有助于处理这种材料。

研磨碳纤维 (MCF)的生产方式与玻璃微纤维类似,长度在 80-100 微米之间。即使在树脂中的少量混合物 (~5%) 中使用时,它也会显着提高树脂的机械性能。由于 CF 的低热膨胀,给定树脂的热性能明显提高。MCFs 也可以被设计来控制表面的电导率。它通常用于增加各种塑料性能,以及提高工具和模具的热性能。MCF 也以相同的方式用于一般孔修复、表面缺陷和二次粘合。注意:混合后,树脂的颜色会变深,这可能会影响所需的表面光洁度。

优点:添加剂在稳定性、韧性、模量和强度方面比玻璃微纤维具有更好的材料性能。可用于进一步增强树脂的热和电性能。

缺点:在较高的混合比下可能难以使用,在使用前研究适当的混合比以确保达到手头任务所需的树脂性能。

切碎的材料

短切玻璃纤维的长度比树脂增强的铣削版本长得多。这就是为什么它在用作树脂添加剂时能显着提高材料性能的原因之一。提供不同的长度,通常从 1 英寸到 1 英寸不等,短切玻璃纤维添加剂可提高树脂的抗压强度和抗拉强度。此应用程序非常适合填充较大的孔和二次粘合,但也可用于在零件的难以层压的区域添加加固。一般混合比从约 1 份短切玻璃纤维到 15 份树脂开始,不要忘记,可以将气相二氧化硅添加到混合物中以提高树脂的处理特性。

优势:为大量复合材料应用提供高抗拉和抗压强度的廉价解决方案。不会像碳产品那样改变导电性能。可以使用各种颜色的玻璃纤维来匹配所需的表面。

缺点:它的湿毛球稠度使它与其他任何可以定期使用的东西都有点不同。这可能是一个挑战,但给它几批就可以有效地使用它。可能会导致产生不均匀的表面光洁度,因此可能需要进行额外的工作才能达到所需的表面光洁度。短切 FG 不如短切碳纤维强。

短切碳纤维长度为 3-10 毫米可以增加大量的粘合强度,而对重量几乎没有影响。当用作树脂添加剂时,它可以制造出一种具有绝对最高强度特性的其他添加剂,甚至可以与焊接实践相媲美。这些短切碳纤维补充了碳纤维的最佳用途,增加了强度和刚度。当用作树脂添加剂时,它只是以更多的液体形式使用。它相对便宜,因为它可以以小比例混合,从而获得所需的效果。将其用作树脂添加剂在应用中比一般复合材料层压或粘合更进一步。短切碳纤维的刚度使其成为混凝土修复和热塑性塑料压缩成型的良好选择。

优势:可用于树脂的最强添加剂,最终用途广泛,用途广泛

缺点:难以使用,因为它与小碳纤维混合时的稠度与与水混合的毛球相当,只是更粘。像短切
玻璃纤维一样,它的表面光洁度可能会有些不足。

化学增强添加剂粉末

似乎有无数种化学粉末可以添加到环氧树脂中,以增强或专门化树脂以促进最终产品所需的特性。添加剂粉末远远不仅仅是改变给定树脂的颜色。树脂添加剂的特性可以决定给定树脂是导电的还是绝缘的。有一些粉末添加剂可以改变环氧树脂的导热性。这些粉末最终提供了将环氧树脂设计成所需性能的廉价方法。几种不同的粉末可以与树脂混合以促进所需的特性。许多添加剂还促进抗紫外线。下面这个小清单的添加剂划伤了一些其他可用添加剂的表面及其与树脂混合时的用途。

铜 (Cu) 粉末:用于增强环氧树脂导热性能的添加剂。在分子水平上,铜粉具有高表面积,使其成为散热的理想选择。这可能会导致树脂能够承受更高的温度。氮化铝 (AIN) 粉末:促进电绝缘性能和导热性增强的添加剂

银 (Ag) 粉: 促进导电性的添加剂

石墨粉:促进导电性和抗紫外线性的添加剂

铝 (Al) 粉末:添加剂增强损伤/耐磨性和抗紫外线性,防止树脂分解或失效

氮化硼 (BN) 粉末:当添加到环氧树脂中时,它可以制造出一种廉价且可模塑的低摩擦表面,可与 HDPE 塑料或特氟龙相媲美

最佳实践

  • 始终预混合环氧树脂。在使用任何添加剂之前将其完全混合
  • 首先使用少量缓慢混合添加剂,以达到所需的性能。一开始添加的添加剂少,多加容易混合,不那么容易取出。
  • 大多数添加剂比重新涂抹更容易打磨,始终确保有足够多的树脂和添加剂混合进入或进入零件/修复表面。
  • 在使用较稠的混合物时,在某些应用中使用粉化管可能会使生活更轻松。实现简单应用的更便宜或更快的选择是通过使用塑料三明治袋,将增稠的环氧树脂放入袋中,在其中一个角处切开一条缝,然后将树脂涂在所需的表面上,类似于涂上蛋糕糖霜.
  • 通过使用特定半径来实现所需的圆角,创建更具视觉吸引力的接合面。使用示例包括半刚性卡片或冰棒棒(等)以实现特定的所需半径。
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