树脂助剂(树脂添加剂类型和优缺点)

树脂助剂(树脂添加剂类型和优缺点)

树脂是复合材料行业的一种独特工具,可以将其他材料结合在一起,成为复合材料的粘合剂。这使得加入其中的添加剂变得更加有趣,因为加入树脂中的树脂添加剂解决了当今世界无数的问题。添加剂通常用于改性树脂系统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,增强其适应二次粘合、垂直应用、缝隙填充、泡罩修复、锉削、光顺或注射等任务的能力。这些添加剂中的许多通过控制一般层压树脂的粘度起作用,而一些添加剂为结构应用的树脂添加不同程度的增强。基本上,比如使用添加剂特性作为树脂本身的复合材料作为短补强材料。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例来控制或确定。更少的填料和更多的环氧树脂将产生更低的“流动性”粘度产品。然而,随着添加额外的填料,环氧树脂会变得更厚,如某些触变性浆料所见。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,而是要为所需的工作或应用达到特定的粘度或厚度。许多可用的产品只是为特定工作销售的各种类型的添加剂的预定混合物。然而,制造其中一些产品比直接购买它们要便宜得多,也更可行。为简单起见,可以实现一些不同的粘度来完成手头的任务。为一项工作获得适当的稠度、厚度或粘度将使它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,我们用可比较的产品稠度来描述粘度。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)实现。这种一致性实现了更容易滚动的能力,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。也可用于填充孔,非常适合需要使用注射器注入特定位置时使用。石膏稠度:在粘合到垂直表面的应用中要厚得多,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,在这种情况下,较薄的稠度会简单地耗尽。这也是在最小表面间隙明显的情况下进行粘合以及将各种硬件粘合到位并与间隙填充配合使用的一种选择。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,并广泛用于填充和光顺化合物。这种一致性也因其实现与不平坦配合表面的粘合的能力而受到高度重视,并且可以很好地填充间隙。虽然许多可供选择的添加剂在与树脂混合时可以达到所需的粘度,但可以使用某些类型的添加剂甚至多种添加剂的混合物以获得最佳性能。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、毫米到更远,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增稠剂/添加剂,适用于环氧树脂体系。由于其高度亲水性和易溶解性,它在全球范围内广泛用于复合材料、油漆、水甚至食品行业的产品中。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充分的排气通风。

  • 优点:用途极其广泛,可作为单一添加剂使用,也可与其他材料混合用作增稠剂,达到以上所有稠度。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轻型化合物。这些微球体是中空的,具有小的气孔,使其成为理想的轻质填料和光顺添加剂。与气相二氧化硅相比,该添加剂的尺寸更大,但增稠程度不如气相二氧化硅。

  • 优点:易于打磨且重量轻,是整流罩的理想选择
  • 缺点:当与环氧树脂单独使用时,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 ~1:1 的比例混合,加入少量气相二氧化硅以增稠混合物,直到它能固定在垂直表面上。(想想石膏的稠度)这种方法仍然会提供一个容易打磨的表面。

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是相对较新的。碳纳米管非常小,最出名的是它是人类已知的最强材料之一,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。从这种进入最终使用产品的独特材料的特性中,仍有很多东西需要学习。

  • 优点:表面耐磨,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:在传统复合层压中难以使用

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。废玻璃纤维不是被扔掉,而是被精细地切成各种尺寸以供需要时使用。被遗弃并不会降低它的使用价值,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结合。“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,可以提供作为树脂添加剂的任何实质强度。玻璃微纤维是一种很好的树脂添加剂,适用于一般的孔填充、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:更难处理,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)的生产类似于玻璃微纤维,长度在 80-100 微米之间。即使在树脂中以少量混合物 (~5%) 使用时,它也会显着提高树脂的机械性能。由于 CF 的低热膨胀性,给定树脂的热性能明显增加。MCFs 也可以被设计来操纵表面的电导率。它通常用于提高各种塑料性能,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的孔洞修复、表面缺陷和二次粘合。注意:混合后,树脂的颜色会变得更深,这可能会影响所需的表面光洁度。

  • 优点:添加剂导致比玻璃微纤维更好的材料特性,包括稳定性、韧性、模量和强度。可用于进一步增强树脂的热性能和电性能。
  • 缺点:可能难以在较高的混合比下使用,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。

切碎材料

短切玻璃纤维的长度比树脂增强材料的铣削版本长得多。这就是为什么它用作树脂添加剂时可显着提高材料性能的原因之一。短切玻璃纤维添加剂提供不同的长度,通常从 2.5 英寸到 1 英寸不等,可提高树脂的压缩和拉伸强度。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钢筋。一般混合比例从约 1 份短切玻璃纤维与 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升树脂的处理特性。

  • 优势:为大量复合材料应用提供高拉伸和压缩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:它的湿毛团稠度使它与人们经常使用的任何其他东西都有点不同。这可能是一个挑战,但给它几批就可以有效地使用它。可能会导致表面光洁度不均匀,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3-10 毫米的长度可以增加大量的粘合强度,而对重量的影响很小或没有影响。当用作树脂添加剂时,它可以创造出具有其他添加剂选择绝对最高强度特性的粘合剂,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,它只是以更液态的形式应用。它相对便宜,因为它可以小比例混合,从而获得所需的效果。将其用作树脂添加剂比一般的复合材料层压或粘合在应用中更进一步。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,大量最终用途应用,用途广泛。
  • 缺点:使用难度较大,因为它与细小碳纤维混合时的稠度相当于毛球与水混合,只是粘性更高。与短切玻璃纤维一样,其表面光洁度可能略有不足。

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,以增强或特殊化树脂,以提升最终产品所需的特性。添加剂粉末的作用远不止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。有粉末添加剂可以改变环氧树脂的导热系数。这些粉末最终提供了一种廉价的方法来将环氧树脂设计成具有所需特性的类比。可以将几种不同的粉末与树脂混合以提升所需的特性。许多添加剂还可以提高抗紫外线能力。下面这一小部分添加剂只是简单介绍了一些其他可用的添加剂及其与树脂混合时的用途。铜 (Cu) 粉: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,非常适合散热。这可能导致树脂承受更高温度的能力。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Graphite Powder : 促进导电性和抗紫外线性的添加剂铝 (Al) 粉: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,它可以制成低摩擦表面,既便宜又可塑,可与 HDPE 塑料或特氟龙相媲美

最佳实践

  • 始终预先混合环氧树脂。在使用任何添加剂之前将其完全混合
  • 慢慢地混合添加剂,首先使用少量,以达到所需的性能。一开始添加的添加剂少,容易多加混合,不容易取出来。
  • 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。
  • 在某些应用中使用粉化管可能会使使用较稠的混合物时的生活更轻松。实现简单应用的更便宜或更快捷的选择是通过使用塑料三明治袋,将增厚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,这与涂上蛋糕糖衣的方法相当.
  • 通过使用特定的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棍棒(等)以实现特定的所需半径。
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