一、环氧固化剂混合后发热起泡的核心原因
环氧固化本身是放热反应,发热起泡和操作、配方、环境都有关系,常见诱因可分为四类:
(一)反应放热速率过快
环氧固化剂与环氧树脂混合时,活性基团发生交联反应会持续释放热量,若配胶量过大,热量无法快速散出,体系温度会快速升高,加速反应速率,形成正反馈,温度升高会让体系中低沸点溶剂挥发,同时溶解的空气受热膨胀溢出,形成大量气泡;此外,部分快固型固化剂本身反应活性高,常温下混合后放热速率快,操作不当时就会出现大量起泡。
(二)搅拌带入过量空气
搅拌过程中操作不当会带入大量空气:搅拌速度过快,沿着容器壁快速搅动会裹入大量空气,形成细小气泡包裹在胶体中;搅拌方向无序,反复提拉搅拌棒会持续将空气压入胶体内部,这些气泡在胶体固化前无法完全溢出,就会留在体系中形成气孔缺陷,同时空气带入也会扩大发热表面积,加速热量聚集。
(三)原材料本身含挥发分
部分不合格或储存不当的原材料本身含有过量低沸点挥发分:固化剂稀释剂中低沸点成分过多,温度升高后挥发形成气泡;环氧树脂或者固化剂吸潮,吸收的水分混合后受热汽化,也会形成气泡;此外,储存时间过长的固化剂可能发生部分预反应,产生小分子挥发物,混合后也会随热量释放析出形成气泡。
(四)环境温度过高
施工环境温度超过35℃时,本身就会加速环氧固化反应,提升放热速率,混合后胶体温度上升更快,低沸点成分更容易挥发,同时环境中的空气湿度大,水分混入体系也会增加起泡概率,高温高湿环境下,小剂量配胶也容易出现发热起泡问题。
二、环氧树脂固化剂搅拌熟化的正确操作流程
规范搅拌熟化可有效减少发热起泡问题,保障固化性能,正确流程可分为五步:
(一)配胶前准备,控制基础条件
配胶前先将环境温度调整到15-30℃之间,高温天气选择早晚低温时段施工,提前将环氧树脂和固化剂放置在室温环境下平衡温度,避免温度差引发冷凝吸水;根据施工面积计算配胶量,单次配胶量不超过5kg,快固型固化剂单次配胶量控制在2kg以内,避免配胶量过大热量聚集,从根源减少过度发热。
(二)按比例称量,保障配比准确
先将环氧树脂倒入清洁干燥的配胶容器中,再按照产品标注的配比称量固化剂,重量误差控制在±2%以内,避免固化剂比例偏差导致反应异常;若需要添加稀释剂、填料,提前添加到环氧树脂中搅拌均匀,最后再加入固化剂,不要提前将填料与固化剂混合。
(三)规范搅拌,减少空气带入
加入固化剂后,按照同一方向(顺时针或逆时针)缓慢搅拌,搅拌速度控制在每分钟60-80转,保持搅拌棒贴着容器底部,沿着容器壁缓慢搅动,避免快速提拉搅拌棒,减少空气裹入;搅拌时间控制在3-5分钟,观察到胶体均匀无明显色差、无干料结块即可,不要过度搅拌,搅拌过程中若触摸容器外壁感觉明显发热,立即停止搅拌,将容器放入冷水浴中降温,避免热量持续聚集。
(四)静置熟化,排出气泡
搅拌均匀后,停止搅拌,让胶体静置熟化2-5分钟,这个过程可以让搅拌带入的气泡自行上浮溢出,同时让环氧树脂和固化剂充分预反应,降低后续施工的反应放热速率;如果胶体中气泡较多,可以将容器放入真空设备中脱泡1-2分钟,没有真空设备可采用细筛过滤胶体,排出大部分气泡后再使用。
(五)熟化后使用,控制施工间隔
静置熟化后,观察胶体温度回落、气泡基本溢出后即可使用;注意不同类型固化剂的适用期不同,脂肪胺固化剂适用期约为30-60分钟,酸酐类固化剂适用期约为2-4小时,必须在适用期内用完配好的胶体,若发现胶体开始发热变稠,立即停止使用,避免因提前反应导致性能下降。若施工过程中再次出现发热起泡,可适当降低施工厚度,分多次涂布,让热量充分散出,减少气泡残留。