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芳香胺类固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-28 20:41:46
研究了几种不同芳香胺类固化剂与环氧树脂的固化性能,确定一种可用于覆铜板的芳香胺固化剂。通过凝胶化实验和DSC扫描的方式测试几种芳香胺类固化剂的反应活性,并测试了树脂浇铸体的介电性能。

结果表明,MOCA固化剂综合性能优异,Ethacure100固化剂工艺性能优良,DDS固化剂固化温度比较高,使用起来相对比较困难。最后,选用Ethacure100固化剂固化酚醛环氧树脂,制备覆铜箔层压板(CCL),并测试板材的基本性能。

芳香胺类固化剂的分子结构里都含有稳定的苯环结构,胺基直接与苯环相连。由于苯环的主体障碍作用,与环氧树脂的固化交联反应活性比脂肪胺小;由于苯环的存在,固化物具有较高的耐热性和良好的耐水性、电性能以及力学性能。因此在宇航材料和绝缘材料行业有很大的应用前景。

常用的芳香胺类固化剂有二氨基二苯甲烷(DDM)、二氨基二苯砜(DDS)等,而对3,3-二乙基-4,4二氨基二苯甲烷(DEDDM)、3,3-二氯-4,4二氨基二苯甲烷(MOCA)和二乙基甲苯二胺(Ethacure100),这些芳香胺的性能研究的很少,尤其是Ethacure100固化剂是一种液态的、低黏度、低毒性的芳香胺固化剂,特别适合于树脂浇铸件和层压制品,目前这类固化剂还未有报道。

实验原料。DDM:工业级;DDS:工业级;MOCA:工业级;Ethacure100:工业级;DEDDM:工业级;邻甲基酚醛环氧树脂:环氧当量200~240g/mo,l工业级。

实验仪器凝胶化测试仪:GT!型;介电常数测试仪:HP4921型;差示扫描分析:DSC204,升温速率10?/min;蒸汽压机;剥离强度测仪:ASIDALTIIA型;阻抗测试仪:4339B;材料试验机:ROELLZ005。

试样制备胶液的配制:邻甲基酚醛环氧树脂/芳香胺类固化剂=1/1(环氧基和胺的活泼氢理论当量),其中DDS和MOCA体系加入少量的三氟化硼单乙胺做促进剂。

树脂浇铸体的制备:将上述配制好的胶液倒入提前制备好的模具中,并涂上脱模剂。然后将模具放入到真空烘箱中,60?抽真空8h。然后程序升温。

升温程序如下:120?/2h+140?/2h+160?/2h。




二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。


凝胶化实验热固性高分子在生成体型高分子的过程中会出现凝胶化现象,即当反应进行到一定程度时,反应体系的黏度会突然增加,突然转变成不溶、不熔、具有交联网状结构的弹性凝胶。

这时的反应程度称为凝胶点,达到凝胶点的时间即为凝胶化时间。凝胶时间太长或太短都不利于工业生产,适宜的凝胶化时间对实验和工业性生产控制具有重要意义。由于树脂在凝胶点时的反应程度相等,所以树脂反应的速率可以用凝胶化时间来表示。
一定温度下,树脂的凝胶化时间越短,反应的速率越快,树脂的活性越高;相反树脂的凝胶化时间越长,反应的速率越慢,树脂的活性则越低。

通过在171?无促进剂作用的条件下凝胶化时间测试看出:DDS和MOCA这两种芳香胺类固化剂在高温无促进剂作用的条件下反应活性非常低,几乎没有反应;DDM的反应活性最高,其次是DEDDM,Ethacure100居中。

通过测试室温条件下放置不同时段胶液的凝胶化时间可以看出;DDM体系胶液的贮存温度性最差,一周后胶液已经凝胶无法使用;DDS和MOCA两种胶液体系的贮存稳定性最好,两周内基本上没有发生交联反应;DEDDM和Ethacure100两种胶液体系在一周内的凝胶化时间变化约50s,说明体系仅有轻微的凝胶现象发生。

作者认为发生上述现象的原因为:DDM类的固化剂分子结构中两端的端胺基活性较高,很容易和环氧基发生交联反应,DEDDM分子中由于在邻位有乙基的存在,空间位阻的作用使得DEDDM同等条件下的反应活性较DDM稍低;但是,MOCA分子中在胺基的邻位有氯原子的存在,强烈的吸电子作用使得胺基氢的活性大大降低,类似于DDS分子中的硫砜键,因而二者的反应性很低。

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