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固化剂固化机理分析

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-29 11:10:15
固化剂固化机理分析。Ⅰ型水性环氧体系固化反应的进行受到固化剂扩散过程的控制。而扩散过程又受到下述4个因素的影响:

固化剂固化机理分析(1)固化剂的乳化性能:固化剂的乳化性能越好,则环氧树脂乳化后颗粒粒径越小,固化剂通过扩散到达环氧树脂颗粒中心的时间越短,也越容易;反之,环氧树脂乳化后颗粒粒径大,固化剂到达环氧颗粒中心的时间较长,树脂颗粒表面由于反应而表面硬化阻止扩散过程的进行,固化剂很难到达颗粒内部,这将导致固化不完全。因此要求固化剂要有好的乳化性能。

固化剂固化机理分析(2)固化剂的反应性:若固化剂的反应性太强,随着固化反应的进行,在环氧颗粒表面很快地形成一层硬化层,阻止固化剂扩散的进行;反之固化剂的反应性太弱,则固化反应速度太慢,致使成膜缓慢。因此固化剂的反应性应当适中。

固化剂固化机理分析(3)固化剂与环氧树脂的相容性:两者相容性越好固化剂越容易向环氧树脂内部扩散,有利于固化完全。

固化剂固化机理分析(4)固化剂的玻璃化温度:固化剂的玻璃化温度应较低,否则一旦反应开始,由环氧树脂乳液和固化剂发生反应在乳液边缘形成的固化物的玻璃化温度将很快超过乳液的最低成膜温度,形成的较硬的边缘硬壳将使乳液颗粒聚结困难,从而导致固化不完全。

乳液粒径测试表明:使用长链的缩水甘油醚和多支链单环氧化合物混合后再封端,所得的乳化剂的乳化性能最佳。

固化剂A为采用长链脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物分别封端后再以物质的量的比1∶1共混的固化剂;固化剂B采用的是长链脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物以物质的量的比1∶1混合后再封端得到的固化剂。

采用固化剂B乳化的环氧树脂乳液平均粒径远小于采用固化剂A乳化的乳液粒径。即采用长链脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物以物质的量的比1∶1混合后再封端得到的固 化剂乳化性能较优异(HLB值合适)。

同时由于长链脂肪醇缩水甘油醚和多支链单环氧化合物具有很强的疏水性,提高了水溶性固化剂和疏水性环氧树脂之间的相容性。

另外,由于两者与环氧树脂的反应活性相差不多,所以可能得到的固化剂的结构为一端为长链脂肪醇缩水甘油醚,一端为多支链单环氧化合物。



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多支链能改善固化后涂膜的柔韧性,且两者均不具有苯环,支链的链段运动灵活,降低了固化剂的玻璃化温度,便于乳液的聚结,固化较为完全,形成的涂膜均匀。这可通过对固化剂固化液体环氧树脂的涂膜进行热分析证实。

将两者与环氧树脂E-51混合,配成清漆进行实验,两涂膜相应设定为涂膜A和涂膜B。两涂膜厚度均在25~30μm之间。其中涂膜A的含水率为817%;涂膜B 的含水率为314%。

Ⅰ型环氧自乳化固化剂的合成。在装有搅拌器、电热套、氮气导管、冷凝器和温度计的250mL的四口烧瓶内加入E-51和二乙烯三胺(物质的量比为1∶4)并搅拌,加热升温至90~100℃,保温2h,制得胺封端的环氧树脂-胺加成物。

再用减压蒸馏(真空度0106MPa),除去多余的二乙烯三胺,然后加入单环氧化合物或丙烯腈化合物,升温至70~80℃,保温3h,进行封端反应。

最后在50~60℃下加入醋酸和去离子水,稀释至固含量(质量分数)为60%,保温11.5h,制得Ⅰ型环氧自乳化固化剂。

Ⅰ型环氧树脂涂料的配制。将制得的自乳化固化剂倒入烧瓶中,在搅拌速度为500~1000r/min下缓慢加入环氧树脂E。持续搅拌5~10min,即得到Ⅰ型环氧树脂涂料。

普通封端剂对涂膜性能的影响 常用的封端剂包括丙烯腈、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚。表1是分别采用丙烯腈、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚封端的涂膜性能。

采用上述普通封端剂得到的固化剂难以很好地固化环氧树脂。

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