에폭시 수지 강화 용도에 대한 CTBN 대 ATBN

에폭시 강화는 네트워크 설계 문제입니다

에폭시 수지는 강도, 강성, 내화학성 및 치수 안정성으로 인해 가치가 높습니다. 그러나 경화된 에폭시에 이러한 특성을 부여하는 동일한 고도로 가교된 구조는 취성 파괴에 취약할 수도 있습니다. 액상 고무를 첨가하는 것은 이러한 약점을 해결하는 한 가지 방법이지만 단순히 에폭시 수지에 유연한 폴리머를 도입한다고 해서 더 나은 성능이 보장되는 것은 아닙니다. 중요한 질문은 경화 중에 폴리머 네트워크에 어떤 일이 일어나고, 반응이 완료된 후 어떤 종류의 구조가 남아 있는지입니다.

여기서 CTBN과 ATBN이 의미 있는 공식화 질문이 됩니다. 둘 다 부타디엔-아크릴로니트릴 화학을 기반으로 하는 반응성 액체 고무이지만 말단 작용기는 다릅니다. CTBN은 카르복실 기능을 갖고, ATBN은 아민 기능을 가지고 있습니다. 이러한 차이는 각 재료가 에폭시 수지 및 경화제와 상호 작용하는 방식, 경화 중에 고무 상이 전개되는 방식, 궁극적으로 변형된 에폭시가 충격, 균열 성장 및 반복적인 기계적 하중에 반응하는 방식에 영향을 미칩니다.

에폭시 수지 강화 작업을 수행하는 엔지니어의 목적은 보편적으로 우수한 고무 개질제를 찾는 것이 아닙니다. 모듈러스, 열적 성능, 접착성, 가공성을 너무 많이 포기하지 않으면서 기계적 에너지를 흡수할 수 있는 경화 구조를 만드는 것입니다.

CTBN 및 ATBN은 서로 다른 반응성 그룹으로 시작합니다.

CTBN과 ATBN 포에폭시 수지 의 차이점은 최종 화학적 성질에서 시작됩니다. CTBN(카르복실 말단 부타디엔-아크릴로니트릴 고무)은 폴리머 사슬 끝에 카르복실기를 포함합니다. ATBN(아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴 고무)은 대신 ​​아민기를 사용합니다.

부타디엔-아크릴로니트릴 백본은 두 재료 모두 고무와 같은 유연성을 제공하지만 말단 그룹은 각 재료가 주변 수지 및 경화 시스템과 상호 작용하는 방식을 결정합니다.

에폭시 제제는 화학적으로 활성인 시스템이기 때문에 이는 중요합니다. 경화 중에 에폭시 그룹은 경화제 또는 기타 반응성 구성 요소에 의해 공급되는 작용기와 반응합니다. 기능화된 액상 고무를 도입하면 변경되지 않은 수지에 단순히 연질 상을 추가하는 것이 아니라 국소 반응 환경이 변경됩니다.

말단 그룹의 유형과 농도는 경화 거동, 네트워크 형성, 상 분리 및 고무가 성장하는 에폭시 네트워크와 덜 호환되는 지점에 영향을 미칠 수 있습니다.

CTBN과 인성과 강성의 균형

에폭시 수지용 CTBN은 유용한 수준의 강도와 강성을 유지하면서 파괴 인성을 향상시키는 것이 주요 목적인 경우 널리 고려됩니다. 에폭시가 경화됨에 따라 CTBN은 개발 중인 에폭시가 풍부한 상과 점점 더 호환되지 않게 될 수 있습니다. 통제된 조건에서 이는 연속적인 에폭시 매트릭스 내에서 고무가 풍부한 도메인을 분산시킬 수 있습니다.

깨지기 쉬운 에폭시 네트워크를 통해 이동하는 균열이 단순히 더 부드러운 재료를 만나는 것이 아니기 때문에 이러한 영역은 중요합니다. 고무 상은 균열 팁 주변에 기계적 에너지가 분포되는 방식을 변경합니다. 공식 및 형태에 따라 균열 편향, 국부적 변형, 캐비테이션 및 전단 항복이 모두 더 높은 파괴 에너지에 기여할 수 있습니다.

그 메커니즘은 단순히 접착제의 경도를 낮추는 것과는 근본적으로 다르다. 성공적인 CTBN 에폭시 강화 제제는 고무상이 에너지를 흡수하고 재분배하는 동시에 에폭시상이 계속해서 구조적 지지를 제공하는 미세 구조를 생성합니다.

에폭시 개질용 전용 반응성 고무를 평가하는 고객을 위해 CTBN 카르복실 말단 니트릴 부타디엔 고무 페이지는 추가 제제 작업에 유용한 제품 수준 참조를 제공합니다.

ATBN은 아민 기능을 통해 반응 경로를 변경합니다.

에폭시 수지용 ATBN은 말단 아민 그룹이 에폭시 그룹에 대해 자체 반응성을 갖기 때문에 다소 다른 공식화 접근 방식이 필요합니다. 이는 경화 반응에서 ATBN에 보다 직접적인 역할을 부여할 수 있으며 고무 함량, 에폭시 당량, 경화제 및 최종 가교 밀도 간의 관계를 특히 중요하게 만듭니다.

아민 기능과 관련된 더 높은 화학 반응성은 고무와 에폭시 네트워크 간의 강력한 통합이 필요할 때 유용할 수 있지만 ATBN은 경화 시스템과 독립적으로 평가되어서는 안 됩니다.

이러한 이유로 더 큰 터미널 반응성이 자동으로 성능 이점으로 해석되어서는 안 됩니다. 관련된 질문은 경화 후 반응성이 원하는 네트워크 구조와 고무 형태를 생성하는지 여부입니다.

아민 말단 고무를 고려 중인 배합의 경우 ATBN 아미노 말단 니트릴 고무는 선택한 에폭시 및 경화 화학에 대해 재료를 평가하기 위한 출발점을 제공합니다.

고무상 형태가 강화 결과를 결정하는 경우가 많습니다.

고무로 변성된 에폭시의 최종 성능은 상 분리 중에 발생하는 상황에 크게 좌우됩니다. 경화되기 전에 액체 고무는 수지에 상당히 잘 분산된 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 에폭시 네트워크가 발달함에 따라 분자량이 증가하고 성장하는 에폭시 상과 고무 사이의 상용성이 변합니다. 시스템은 결국 분산된 고무가 풍부한 도메인을 포함하는 연속적인 에폭시가 풍부한 상으로 분리될 수 있습니다.

이 공정은 에폭시 고무 호환성 의 핵심입니다 . 상 분리가 너무 제한되면 제제는 파괴 에너지를 효과적으로 분산시키기에 충분한 개별 고무 도메인을 개발하지 못할 수 있습니다. 상 분리가 과도하면 결과 도메인이 너무 커지거나 분산이 제대로 되지 않아 강도와 모듈러스가 손상되는 약한 영역이 생성될 수 있습니다.

유용한 구조는 이러한 극단 사이에 있습니다. 고무 도메인은 진행되는 균열과 상호 작용할 수 있도록 충분히 잘 분산되어야 하며, 크기, 계면 결합 및 분포는 경화된 에폭시의 기계적 요구 사항과 호환되어야 합니다.

고무가 많다고 해서 자동으로 인성이 높아지는 것은 아닙니다.

액상 고무 강화제 의 첨가량을 늘리면 유연성과 내파괴성이 어느 정도까지 향상될 수 있지만 그 관계는 선형이 아닙니다. 고무 함량이 높을수록 배합 점도가 증가하고 모듈러스가 낮아지며 유리 전이 거동이 변경되고 연속 에폭시 네트워크의 강도가 감소할 수 있습니다.

이로 인해 몇 가지 공식 상충관계가 발생합니다.

· 인장강도는 감소하는 반면 파괴인성은 증가할 수 있습니다. 

· 모듈러스가 떨어지면서 유연성이 향상될 수 있습니다. 

· 가공이 어려워지면 고무 로딩이 증가할 수 있습니다. 

따라서 최적의 로딩은 의도한 용도에 따라 달라집니다. 반복적인 충격을 받는 구조용 접착제는 치수 안정성과 높은 모듈러스가 지배적인 주조 수지와는 다른 요구 사항을 갖습니다.

반응성 고무 옵션을 더 폭넓게 비교하기 위해 폴리우레탄 및 에폭시 시스템용 반응성 액체 고무는 다양한 액체 고무 화학 물질이 다양한 폴리머 시스템에 어떻게 적합한지에 대한 유용한 맥락을 제공합니다.

CTBN 대 ATBN은 또한 치료 화학 결정입니다

경화제를 고려하지 않고 CTBN과 ATBN을 비교하는 것은 잘못된 결론을 도출하는 가장 쉬운 방법 중 하나입니다. 실제 에폭시 배합에서 액상 고무는 단독으로 작동하지 않습니다. 그 거동은 에폭시 수지, 경화제, 촉진제, 충전제, 혼합 조건 및 경화 일정에 의해 영향을 받습니다.

이는 ATBN의 아민 기능이 에폭시 반응에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 특히 중요합니다. ATBN이 불활성 고무 첨가제인 것처럼 제제를 처리할 수 없습니다. 전반적인 반응 균형을 설정할 때 그 기여도를 고려해야 합니다.

CTBN도 신중한 평가가 필요하지만 카르복실 기능으로 인해 에폭시 및 경화 시스템과 다른 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 최고의 CTBN과 ATBN 비교는 동일한 양의 각 재료를 동일한 제제에 추가하는 간단한 테스트가 아닙니다. 의미 있는 비교를 위해서는 각 재료의 고유한 화학적 기능을 설명하는 공식이 제공되어야 합니다.

CTBN이 에폭시 강화에 더 적합한 경우

CTBN은 상대적으로 단단한 에폭시 매트릭스의 파괴 인성을 향상시키는 것이 핵심 요구 사항일 때 강력한 후보입니다. 구조용 접착제가 대표적인 예입니다. 접착제는 충분한 강성과 하중 지지 능력을 유지하는 동시에 결함, 충격 및 반복적인 응력에 대한 내성을 높여야 합니다.

이러한 시스템에서 CTBN에 의해 ​​생성된 고무가 풍부한 상은 균열 발생 주변에서 에너지를 소산하는 메커니즘으로 작용할 수 있습니다. 이는 접착제가 단일 정적 하중이 아닌 기계적 피로를 겪을 것으로 예상되는 경우 특히 유용합니다.

고무 영역 형성과 연속 에폭시 상의 강성 사이의 균형을 맞추기 위해 배합을 조정할 수 있습니다. 이것이 바로 CTBN 강화가 단순한 첨가제 선택 문제라기보다는 일반적으로 제형 문제인 이유입니다.

추가의 기존 고성능 에폭시 수지용 CTBN 강화제 제품은 특히 에폭시 강화 관점에서 CTBN을 평가해야 하는 고객을 지원할 수도 있습니다.

ATBN이 평가받을 가치가 있는 경우

ATBN은 제형이 아민 기능을 활용할 수 있고 경화 화학이 이러한 상호 작용을 지원할 때 특히 흥미로워집니다. 아민 말단 구조는 고무 기능을 개발 중인 에폭시 네트워크에 통합하기 위한 다양한 경로를 제공할 수 있으며, 이는 화학적 통합 및 접착이 중요한 고려 사항일 때 유용할 수 있습니다.

그러나 이와 동일한 반응성은 ATBN 에폭시 강화에 세심한 제제 제어가 필요하다는 것을 의미합니다. ATBN의 양은 사용 가능한 에폭시 기능 및 경화제 균형과 별도로 고려할 수 없습니다. 제제화 단계에서 미미하게 나타나는 변화는 겔화 시간, 가교 밀도, 상 형태 및 최종 유리 전이 온도에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 이유로 ATBN은 단순히 CTBN에 대한 보다 부드러운 대안으로 취급되기보다는 완전한 반응 시스템의 일부로 평가되어야 합니다.

CTBN과 ATBN 비교에서 실제로 측정해야 할 사항

의미 있는 비교는 인장 강도를 훨씬 넘어서는 것이어야 합니다. 고무 수정의 목적은 일반적으로 파손 거동을 변경하는 것이므로 테스트 프로그램은 수정된 네트워크가 손상을 견딜 수 있는지 여부를 나타내는 특성을 측정해야 합니다.

파괴 인성은 균열이 발생함에 따라 재료가 흡수할 수 있는 에너지의 양을 보여주기 때문에 가장 유용한 지표 중 하나입니다. 피로 테스트는 진동이나 반복 하중에 노출되는 접착제에 대한 또 다른 중요한 정보 계층을 제공합니다. 유리 전이 거동을 포함한 열 분석은 강화 수정으로 인해 서비스 온도 범위가 변경되었는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

가공 특성에도 주목할 가치가 있습니다. 우수한 인성을 제공하지만 비현실적인 점성 제형을 생성하는 재료는 자동 디스펜싱 또는 대규모 생산에 적합하지 않을 수 있습니다. 분산 품질, 경화 시간, 가사 시간, 보관 안정성 등은 모두 상업적인 제약이 될 수 있습니다.

따라서 실제 평가에서는 다음 사항을 고려해야 합니다.

· 기계적 성능: 파괴 인성, 인장 강도, 모듈러스, 충격 저항 및 피로 거동.

· 열 성능: 유리 전이 온도, 열 순환 안정성, 장기간 열 노출에 대한 저항성.

· 가공 거동: 점도, 혼합, 분산, 가사 시간 및 경화 조건.

중요한 점은 강인화제를 액체 상태 사양만으로 판단하는 것이 아니라 경화된 폴리머 시스템 의 특성으로 판단해야 한다는 것입니다 .

CTBN과 ATBN: 실용적인 선택 프레임워크

CTBN과 ATBN 비교 에는 보편적인 승자가 없습니다 . CTBN은 제형이 주로 파괴 인성, 제어된 고무 상 형성 및 경질 에폭시 매트릭스의 피로 저항에 초점을 맞출 때 더 나은 출발점이 될 수 있습니다.

ATBN은 제형이 아민 반응성으로부터 이점을 얻을 수 있고 경화 화학이 해당 기능을 효과적으로 사용할 수 있도록 허용할 때 평가받을 가치가 있습니다.

둘 중 하나를 결정하는 개발팀에게 가장 유용한 질문은 일반적으로 "어떤 고무가 더 좋습니까?"보다 더 구체적입니다.

응용 분야에 인성, 모듈러스, 열 성능 및 가공에 대한 까다로운 요구 사항이 동시에 있는 경우 데이터시트에서 하나를 선택하는 것보다 두 재료를 모두 스크리닝하는 것이 더 적절할 수 있습니다.

비교는 수지 유형, 경화제, 고무 농도, 경화 일정 및 형태를 모두 고려하여 제형 수준에서 이루어져야 합니다.

더 나은 선택은 올바른 경화 구조를 생성하는 것입니다

CTBN과 ATBN은 모두 에폭시 인성을 향상시키는 귀중한 경로를 제공하지만 그 효과는 주변 제제의 화학적 성질과 분리될 수 없습니다. 터미널 기능은 반응성에 영향을 미칩니다. 반응성은 상 발달과 가교에 영향을 미칩니다. 위상 형태는 균열 거동에 영향을 미칩니다. 이러한 구조적 변화는 궁극적으로 경화된 접착제가 충격, 피로, 열 순환 및 장기적인 기계적 응력을 견딜 수 있는지 여부를 결정합니다.

고무 변성 에폭시 시스템을 사용하는 제조자의 경우 이는 단순히 유연한 폴리머를 추가하는 것과 효과적인 강화 시스템을 설계하는 것 사이의 주요 차이점입니다. 가장 신뢰할 수 있는 선택은 화학적 호환성, 제어된 상 형태, 적절한 가교 밀도 및 현실적인 서비스 조건 테스트를 결합합니다.

에폭시 배합용 반응성 액체 고무를 평가하는 고객을 위해 Shanghai Furious New Material Technology Co., Ltd.는 다양한 배합 요구 사항에 맞는 CTBN 및 ATBN 재료를 공급합니다. 더욱 광범위한 고급 폴리우레탄 재료 포트폴리오에는 HTPB, CTPB, EHTPB, 수소화 HTPB 및 기타 반응성 액상 고무 재료도 포함되어 단일 고무 화학 물질로 필요한 성능을 달성할 수 없는 경우 제조자에게 더 많은 옵션을 제공합니다.

CTBN과 ATBN 사이의 올바른 선택은 궁극적으로 단순히 액상 고무의 이름이나 독립형 사양이 아니라 경화된 폴리머 구조에 따라 달라집니다.