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加热型潜伏性固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-9 13:23:06
加热型潜伏性固化剂在室温下一般为固体,不溶于环氧树脂,当加热到熔点附近时,开始溶解并急速反应。

加热型潜伏性固化剂代表有双氰胺及其衍生物、有机酸酰肼、BF3胺络合物、二胺基马来腈及其衍生物、咪唑类化合物等。

双氰胺及其改性产物。双氰胺是最早使用的加热型潜伏性固化剂,亦称二氰二胺、氰基胍,为白色结晶粉末,熔点209e,至今仍广泛用于胶粘剂、粉末涂料和玻璃层压板等领域。双氰胺常以粉末状分散于环氧树脂中,常温下贮存期可达半年以上。

虽然双氰胺稳定性好,但固化温度高是其最大缺点(固化条件为170e左右,20~60min固化),为此通常要与各种促进剂配合用以降低其固化温度。

双氰胺的促进剂多为碱性化合物,如脲衍生物、咪唑及其衍生物、叔胺以及酰肼等。使用促进剂的不利后果是缩短了固化剂的贮存期,耐水性能也会受到影响。为克服这一缺点,国内外都对双氰胺进行化学改性,合成了众多的双氰胺衍生物。

此种改性产品能与环氧树脂完全互容,固化速度快且贮存期长。采用环氧丙烷与双氰胺反应制得了MD-02固化剂,其熔点154~162e,比双氰胺的熔点低45e左右。采用100份E-44环氧树脂,15份MD-02和0.5份2-甲基咪唑组成的配方,150e下凝胶时间为4min。

焦剑等人用苯胺-甲醛改性双氰胺所得的衍生物与双酚A型环氧树脂的混溶性和反应活性均增加,适用期也较长。改性后的双氰胺可溶于丙酮和酒精的混合溶剂中,并在丙烯酸钝化咪唑的作用下,于125e即可固化环氧树脂,该固化物具有良好的室温性能和耐湿热性能。

有机酸酰肼可由脂肪酸酯和水合肼制备。由有机酸酯直接合成的酰肼,与环氧树脂的混合物在室温下虽有较长的贮存期,但固化温度较高(160~170e),因而在使用过程中常加入固化促进剂以降低固化温度,所用促进剂与双氰胺用的基本相同。

竹内光二等指出,以二元酚(如邻苯二酚等)为原料合成的有机酸酰肼具有低温、快速固化性能,且贮存稳定,固化物透明,具有韧性,耐水性能优良。

硼-胺络合物。路易斯酸和伯胺或仲胺形成的络合物也是一类有效的环氧树脂潜伏性固化剂,这类络合物在常温下相当稳定,而加热时则快速固化,因而得到了较为广泛的应用。李建宗[7]等人研究的三氟化硼-胺络合物BPEA-2,常温下为黏性液体,与液态环氧树脂常温下能很好混容,不需要加热,也不需要溶剂。



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。


由于分子里含有较长的分子链段,故对固化物有一定的增韧作用。该固化剂常温下活性低,对液态双酚A环氧树脂(例如E-44、E-51)的用量为8%~10%,25e下贮存期120d,固化条件140e/1h,剪切强度(钢/钢)可达16.2~23.0MPa。

BCL3-胺络合物,商品名Acce-leratorDy9577,外观为微黄色至褐色的固液混合体,熔点28e,H2O质量分数0.1%,相对密度1.1。

该络合物可作液体环氧树脂的潜伏性催化固化剂,或作酸酐固化环氧树脂的潜伏促进剂,与液体环氧树脂和固化剂有良好的相容性。该固化剂对固化体系的电性能无不利影响,可用于浇铸、包封、丝绕结构、模塑及电气绝缘带等。

咪唑类固化剂是一类高活性固化剂,在中温下短时间即可使环氧树脂固化,用作潜伏固化剂尚需进行化学改性。改性方法主要有2种:一是利用咪唑环上1位仲胺基氮原子的活泼氢对其进行改性,这类改性剂有异氰酸酯、氰酸酯、内酯等。

改性后的咪唑类衍生物具有较长的贮存期和良好的力学性能。另一种方法是利用咪唑环上的3位N原子的碱性对其改性,使它与具有空轨道的化合物复合,这类物质包括有机酸、金属无机盐类、酸酐、硼酸等。

其中无机金属盐类一般是含具有空轨道的过渡金属离子,如Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+、Cd2+等。它们与咪唑形成配位络合物,该络合物在室温下能长期贮存,在150~170e迅速固化;但无机盐类、有机酸类及其盐类等的引入,会影响原来咪唑固化产物的耐水解性和耐湿热性。

采用重结晶、活性吸附脱色、精密过滤等工艺手段,开发成功电子级2-甲基咪唑。该产品可用于电子信息产业基础产品)))覆铜箔板环氧树脂层压制品的固化促进剂。它目前在国内主要作为环氧树脂潜伏性固化剂使用,具有使用期长、毒性低、中温固化、耐热、耐溶剂等优异性能。

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