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环氧树脂所用固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-24 17:49:50
介绍了我国环氧树脂所用固化剂的研究现状,分析了制约环氧树脂所用固化剂发展的因素。

环氧树脂是一种分子内含有2个或2个以上的环氧基,并以脂肪族、脂环族或芳香碳键为骨架并能通过环氧基团反应形成热固性树脂的低聚物。

环氧树脂所用固化剂具有良好的粘接性、电绝缘性、低收缩性、化学稳定性、耐高低温性、耐磨性等优异性能。环氧树脂通常作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体,广泛应用于建筑、机械、电子电气、航空航天等领域。

全球各品种占环氧树脂总量的比例顺次为:双酚A型环氧 树脂、阻燃溴化环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂等。

环氧树脂使用时必须加入固化剂,优良的固化剂能赋予环氧树脂固化产物具有优异性能,通过固化反应,使环氧树脂生成立体网状结构的产物,成为具有真正使用价值的环氧树脂材料。开发新型固化剂远比开发新型环氧树脂更为重要。下面从几个方面对环氧树脂固化剂的研究进展作一简要介绍。

环氧固化剂的分类

1)按酸碱性质分为碱性和酸性2类。碱性固化剂:包括脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类; 酸性固化剂:包括有机酸酐、三氟化硼及其络合物。

2)按固化机理分为加成型和催化型。加成型固化剂:包括脂肪胺类、芳香族、脂肪环类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺; 催化型固化剂:包括三级胺类和咪唑类。

3)根据多元分类法分为显在型和潜伏型。

环氧树脂固化剂的研究现状及其改性。目前,有关环氧树脂固化剂的研究内容主要是改善环氧树脂的脆性、耐温性、耐候性、固化速度等方面的缺陷,提高其性能。固化剂改性的主要方法是通过化学反应在原有固化剂结构中引入新的官能团或特殊结构以及合成新的固化剂品种。



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。


多元胺类固化剂改性研究。在环氧树脂固化剂中,胺类固化剂种类多、用量大、用途广。但是一般胺类(如乙二胺,二乙烯三胺等)固化剂存在常温下挥发性大、毒性大、固化偏快、配比太严,还会吸收二氧化碳降低固化效果等缺点。对胺类固化剂以化学或物理方法进行改性可克服上述不足,提高环氧树脂固化物的综合性能。

胺类固化剂包含有多种不同结构的多元胺,如脂肪族多元胺、聚酰胺多元胺、脂环族多元胺、芳香族多元胺以及各种改性多元胺等。虽然官能团相同,但由于化学结构不同,其性状和固化温度、固化速度以及固化物的性能迥然不同。

其中需要提到的是改性多元胺类,由于是在不损害原有性能的前提下,针对应用目的对其进行化学改性,所以改性针对性强,效果明显。

酸酐类固化剂改性研究。酸酐固化剂的缺点是固化温度高,由于加热至80e以上才能起反应,因此比其他固化剂固化周期长。为了降低固化温度,酸酐固化剂常配合促进剂使用。DMP-30是一种常用的固化促进剂,对环氧树脂的高温固化具有很好的促进作用,降温幅度在30~50e,固化时间缩短了2~4h,固化产物的强度不仅没有降低,反而有所增加。

但是这种促进作用在常温固化时没有明显的效果。除此之外,有人还用工业双戊烯(艹宁烯)与顺丁烯二酸酐加成,生成萜烯马来酸酐用以代替常用的酸酐作固化剂,其拉伸强度和冲击强度都有提高,成本也有所降低。

双氰胺固化剂改性研究。双氰胺是一种潜伏型固化剂,其固化机理十分复杂,有多个活性官能团可参加固化反应,固化温度较高,常加入叔胺、咪唑、脲及其衍生物和硫脲及其衍生物等促进剂以降低固化温度。双氰胺在聚合物基复合材料中用作环氧树脂的固化剂。有人研制的改性双氰胺固化剂可以在120e左右完成固化,并且在室温下有较长的潜伏期,能更好满足复合材料的使用要求。

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