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环氧树脂胶粘剂用固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-23 23:54:30
我国环氧树脂生产体系及其应用技术行业,由于新品种、新技术、新理念的涌现,正在不断地适应着高新技术及应用环境等对材料的广泛要求而呈现出迅速发展的态势。

2006年我国环氧树脂总需求量据不完全统计已达80万t,而环氧树脂胶粘剂作为精细化工产品,近年来的年增长率一直保持在12%以上,2005年就已突破5万t,品种达800余种,新胶种仍在不断增加,科技含量及技术水平的提高大大地扩展了其应用范围。

由于环氧胶粘剂多为双组分,不仅需分装储运,带来不少运作及环保问题,且混合配制时计量误差及混合不均匀,易引起产物粘接强度等重要性能的波动。胶液配制后随化学反应的进行体系黏度不断增大,其适用期有限,不适用于自动粘接新工艺,还易造成报废。

因而操作工艺简化、易于实施、环境污染小、有利于产品综合质量提高、适用于新工艺的单组分环氧树脂胶粘剂的研发一直为人们所关注。

目前研发的重点在于环氧树脂胶粘剂用固化剂分子的设计和选择,相应工艺条件的确立及对综合性能的改善,其中潜伏性固化剂的研发最为活跃和重要。

这类环氧树脂胶粘剂用固化剂主要是通过暂时封闭或钝化一些反应活性高而贮存稳定性差的固化剂的活性基团和结构来实施的。许多通用的双组分环氧树脂胶粘剂的低温、中温及高温固化剂,是通过物理及化学手段进行反应活性调整和控制来进行研制,并已有许多报道。这类固化剂加入到环氧树脂中后具有良好的室温、常压下的贮存稳定性,使用时可借助于湿气、光、热或压力等外加的理化因素使相对稳定的环氧树脂胶粘剂用固化剂按不同机制致活并参 与环氧树脂的固化。

仔细分析这些研究举措及技术途径,还是很有启迪作用的,这对新型单组分环氧树脂用潜伏性固化剂的分子设计及研发有着重要意义。

咪唑类固化剂是常用的环氧树脂中温固化剂,具有较高活性,但贮存期较短,120℃可使环氧树脂较快固化,产物具有良好的耐湿热性。用作潜伏性固化剂必须进行化学改性。

目前改性的途径集中于:一是用引入相对体积较大的有机基团如三嗪环基、长链烷基、苄基、氰乙基等侧基,以对咪唑分子中仲胺基、叔胺基上的部分活性氢原子产生足够大的位阻效应,从而降低反应活性,提高潜伏性。



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。


如在150℃左右,22甲基咪唑的适用期为25h,但12氰基222乙基242甲基咪唑的适用期为6d,长链的22十七烷 基咪唑适用期则为40d。其次是通过对咪唑分子中环上仲胺基的活泼氢与易于与其反应的异氰酸酯、氰酸酯、内酯等作用,生成相应衍生物而改性。

如用氰酸酯改性后,适用期由数周提高到数月,可在120℃固化,固化产物力学性能亦有所改善。再一方法是通过利用咪唑分子中环上叔胺氮原子上孤对电子的碱性,与具有空轨道的有机酸、过渡金属无机盐、酸酐及硼酸等一些化合物进行复合而钝化其活性。

如用丙烯酸改性后,贮存期延长7d,而用过渡金属无机盐改性的咪唑配位络合物可在150~170℃迅速固化,并在室温下具有良好的贮存稳定性。

应该指出的是,大部分此类改性固化剂对固化产物的耐水解性及耐湿热性都有着不同程度的影响。

路易士酸-胺配位络合物 BF3、ZnCl2、SnCl2、PF5、SbF5等路易士酸极易与伯胺及仲胺等形成相应的路易士酸-胺络合物,这也是一类常温下稳定,加热后则快速分解的环氧树脂潜伏性固化剂。最具代表性的是三氟化硼-胺络合物。

由于硼原子具有缺电子轨道,易与含氧、氮、硫等给电子原子的化合物配位络合形成稳定络合物,且给电子体碱性越强,络合物越稳定。因脂肪胺碱性较强,因此在三氟化硼-胺配位络合物中,生成的络合物很稳定,活性较低,与环氧树脂混合后有较长贮存期。反之,芳香胺络合物活性较大,其贮存稳定性相应较低。

这类络合物多为固体,与环氧树脂的互容性比双氰胺强,使用时可用少许无水丙酮等溶解后再与树脂混合,加热到120℃络合物分解后使环氧树脂迅速固化,其过程伴有放热现象。

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