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环氧基固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-5-2 11:39:46

环氧基固化剂具有—CH(O)CH—结构的官能基。特点是反应性强。

开环聚合或与其他化合物加成反应后分子链增长。含两个以上的环氧基与多官能团化合物反应之后生成具有固化结构的固化物,这就是环氧树脂环氧基固化剂。是一种应用范围很广的热固性树脂。

由于三元环高度张力的存在,使得环氧基固化剂能在温和的条件下与伯胺基、巯基或羟基等亲核试剂发生开环反应,分别形成仲胺、硫醚或醚键。

按照化学性质可把含活泼氢化合物分成碱性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。它们的活泼氢原子与环氧基会产生以下加成反应。

碱性化合物按亲核机理与环氧基反应,一般说来碱性大的活性大,如脂肪胺>芳香胺。酸性化合物按亲电机理与环氧基反应,一般说来酸性大的活性大,如羧酸>酚>醇。

脂肪族伯胺与端环氧基的反应在室温下就能进行,无需促进剂。但是一系列质子给予体物质(如醇类、酚类、羧酸、磺酸和水等)对此反应有促进作用。

而质子接受体物质(如酯类、醚类、酮类和腈类等)对它起抑制作用。促进效果的顺序为:酸≥酚≥水>醇>腈>芳烃(苯、甲苯等)>二氧杂环己烷>二异丙基醚。

芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的反应速度慢。室温下只有30%左右的树脂参加了反应。这是由于芳香胺氮原子上的不对称电子被苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体位阻效应所致。然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。

这可能是芳香胺的相对酸度大一些的缘由。芳香胺与却氧基的反应也可被醇类、酚季、三氟化硼络合物和辛酶亚锡等加建。辛酸亚锡对脂环族环氧树脂的固化加速作用特别明显。

酰胺基上氢原子的活性就更小了。室温下与环氧基很难发生反应。需在KOH、NaOH或苯二甲酸钠等强碱性促进剂存在下;或在150℃以上的高温下才能产生开环加成反应。此反应,可用于环氧树脂的改性。

醇类化合物是作为亲电试剂与环氧基反应的。但因其酸性极弱,即亲电性小,所以若无促进剂存在则需要在200℃以上才能反应。醇类与环氧基的反应活性顺序为:伯醇>仲醇>叔醇。叔胺等碱性化合物能促进羟基与环氧基在较低温度(100℃左右)下快速反应。

酚比醇的酸性大。所以酚羟基与环氧基的反应速度比醇羟基快。在近200℃时就开始反应。在KOH等碱性促进剂作用下,此反应能在100℃时进行。



二乙基甲苯二胺DETDA是一种位阻型芳香族二胺,乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多。它与聚氨酯预聚体的反应速度比DMTDA快数倍,比MOCA快约30倍。主要用于RIM聚氨酯体系以及喷涂聚氨酯(脲)弹性体涂料体系,具有反应速度快,脱模时间短、初始强度高、制品耐水解、耐热等优点。另外该品还可用作弹性体、润滑剂及工业油脂的抗氧剂,以及化学合成中间体。


羧基与环氧基的反应比胺类慢。一般在室温下不能生成高固化度结构。需在100℃以上长时间加热才能固化。叔胺、季胺盐等碱性化合物能促进此反应。用于环氧树脂的增韧及固化、乙烯基酯树脂的合成等。

在碱性促进剂作用下,醇、酚和羧酸等含羟基化合物与缩水甘油醚反应活性的顺序为醇>酚>羧酸。这和它们的阴离子的碱性大小顺序是一致的。

巯基(硫醇基)类似于羟基能与环氧基反应,生成含仲羟基和硫醚键的产物。叔胺和其它胺类化合物对此反应有较强的促进作用。其反应速率比胺与环氧基的反应快得多,尤其在低温,即使在0℃也能反应。增加胺类促进剂的碱性能增快反应速率。

开发了适用于β羟烷基酰胺(βHAA)固化剂的新型聚酯树脂,并制备成粉末涂料,检测了涂膜的各项性能。

实验原材料:新戊二醇、、甲苯、氢氧化钾、丙酮、无水乙醇,分析纯,国药;对苯二甲酸、丁基锡酸,分析纯,阿拉丁;己二酸,分析纯;偏苯三酸酐,分析纯;β?HAA固化剂;安息香;流平剂。

聚酯树脂的合成。主要选择结构高度对称,且含有一定刚性基团的多元醇/酸来合成具有一定结晶度的聚酯树脂,即采用新戊二醇、对苯二甲酸和己二酸作为半结晶聚酯的单体单元,丁基锡酸为催化剂,偏苯三酸酐为酸化剂。

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