什么是放热反应

化学物质相互反应时通常会释放热量,该现象称为放热效应(exotherm)。调配胶粘剂时经常会观察到这一现象:比如双组份环氧胶这类树脂 + 固化剂体系,在混合两组分的时候就会产生放热。

另外一种情况是单次固化胶料过多,例如将大量热固化环氧胶放入烘箱固化时,同样会出现放热效应。

按化学体系划分的放热实例

我起初经历的一次放热反应着实令我为之一震!当年在 QC 实验室初出茅庐,我曾在一场清理作业中过于热心。我在通风橱里固化废旧胶粘剂样品。厌氧胶除非处于金属件之间紧密配合的接头中,否则保持液态。但碰上我可就不一样了……加入枯基过氧化氢。没反应。再加不少。觉得无聊。走开了。10 分钟后,好奇那劈啪声是怎么回事……哎呀!容器正在熔化,一团冒泡、粘稠、冒烟的脏物像牛粪一样从通风橱里喷涌而出。

在遭到健康安全部门好好训诫、被派去生产部门轮岗、并在研发部摸清门道之后,我才意识到不光我是个隐患,更是我把过多的燃料加进了自己的混合物。

大约就在 QC 那段时期,我也熟悉了一项针对双组份环氧树脂胶(但仅限慢固化牌号)的放热测试。将 100 ml 胶粘剂充分混合,插入热电偶丝,温度记录仪测量时间-温度曲线,以便核查产品的放热情况。单组份环氧胶需要热量来固化,但它们仍可能放热。若一次固化过多,可能过热、起泡、焦化,并得到不理想的外观。

其他固化更快的产品,例如某些 MMA 丙烯酸酯结构胶,会产生相当剧烈的放热反应——将整支卡筒挤入杯中放进通风橱,便能看到壮观的蘑菇状鼓起又缩回杯中的景象。

即便放热不如这些例子那般剧烈,仍可能足以损伤基材、裹入气泡、过度收缩、影响部件外观,或损毁敏感电子元件。

如何避免不想要的放热

当然,对于打算使用胶粘剂的工程师而言,闷燃的脏堆或膨胀的蘑菇都不在愿望清单上。因此,以下是在尽可能减小放热方面的一些实用建议:

  • 谨慎对待所混合胶粘剂的量;大体积物料更可能放热。若确需一次混合大量,应选用固化更慢、反应性更低的产品。
  • 对热固化环氧胶,若将产品用于大体积灌封,请按固化工艺表所列的下限温度固化。
  • 在高温环境下作业要格外小心,因为反应会更快、更剧烈。
  • 将单组份环氧胶存放在冰箱中(尤其是散装物料)。
  • 务必熟悉技术数据表(TDS)上提供的胶粘剂固化说明,以及安全数据表(SDS)上的健康安全注意事项。
  • 若使用烘箱固化热固化环氧胶,应将烘箱置于通风良好处,上方宜配有抽风装置。无论是否涉及放热,这都是良好做法,因为金属部件常带油渍,会在烘箱中烧尽。打开烘箱时应退后,以免吸入烟气。
  • 不要混合不明化学品!

发生放热时该怎么办

若安全可行,迅速将容器或部件移至通风橱下、抽风口下或室外开阔处。避免吸入烟气。搬动发热容器请使用烘箱手套。

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