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加热致活的潜伏性固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-25 16:22:14
加热致活的潜伏性固化剂室温下较稳定,多为固体,不溶于环氧树脂,加热到其熔点附近则熔融分解而与环氧树脂反应。

最具代表性的加热致活的潜伏性固化剂是双氰胺类化合物、有机酰肼类化合物、三氟化硼2胺络合物及咪唑类化合物等。

加热致活的潜伏性固化剂中的双氰胺类化合物。双氰胺是一种应用较早、较广泛的潜伏性固化剂,易于结晶,熔点207~209℃。单独使用时常以粉末状分散于环氧树脂中,常温下稳定性较好,可放置半年以上。在180℃左右、20~60min才有较深程度的固化效果。

近年来为降低其固化温度,多在混合体系中分别加入脲的衍生物、咪唑及其衍生物、季磷盐、季铵盐、叔胺或酰肼等固化促进剂。如脲的衍生物在加热后易于分解为异氰酸酯及二甲胺,后者进一步反应生成叔胺,它们分别再与环氧树脂反应而固化。

固化温度可降低到130℃左右,但其贮存期缩短,固化物的耐水性也降低。为克服交联固化过程形成的许多极性基团对吸水性的影响,对双氰胺进行化学修饰和改性的报道很多。

通过用芳香胺与氰基反应而改性的HardenerHT2833固化剂,不仅对固化产物耐水性有较好改善,而且对其在环氧树脂中的分散性、耐热性及固化物力学性能都有所提高。通过分子中氮原子上活泼氢与环氧基作用而生成N2烷基氰基胍衍生物并进一步交联,既提高了固化速度,也延长了贮存期。

用环氧丙烷改性双氰胺制得的MD202固化剂,其熔点降至154~160℃,在150℃左右4min即可使环氧树脂固化。

有机酰肼类化合物有机酰肼类化合物与双氰胺相似,也是一种以粉末状分散于环氧树脂中的潜伏性固化剂,适用期可达4~5月。一般系由脂肪酸酯与水合肼直接反应制得。常用的有琥珀酸酰肼、己二酸酰肼、间苯二甲酸酰肼、水杨酸酰肼等。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是随着聚氨酯的发展,于80年代初工业化并大量使用的一种位阻芳香二胺扩链剂,为低粘度、无毒、无味的液体。用于聚氨酯中,可提高制品强度和耐水解性,使制品生产率大大提高,并使大尺寸、结构复杂的聚氨酯制品工业化成为可能。detda与异氰酸醋较快的反应速度还特别适用于无溶剂、快固型涂料。此外,还可作为环氧、醇酸树脂固化剂,橡胶油类抗氧剂、染料、农药中间体,是一种很有前途的化工新产品。



这类固化剂的固化温度一般也较高,其分解温度通常都在160℃左右,因而在使用时也需要加入与双氰胺基本相同的固化促进剂来降低固化温度。

改用二元酚来合成的有机酰肼类化合物,不仅可大大降低环氧树脂固化温度,且固化速度较快,贮存性好,固化产物耐水性及韧性也有改善,还具有一定透明性。

亲水组分的影响理论上可以认为,具有单羟基并且含亲水基团或亲水链段的表面活性剂都可以作为亲水组分来改性多异氰酸酯。

因而选择了两种符合上述条件的表面活性剂OP-10、AEO3作为亲水组分来改性HDI三聚体,并将其改性结果与PEGMM改性的HDI三聚体作比较。

结果表明,选择的OP-10、AEO3两种表面活性剂作为亲水组分改性HDI三聚体效果都不好。这可能是因为选择的两种非离子表面活性剂,尽管其亲水性较强,但其亲油性也强;相对来说PEGMM亲油性要弱的多,因而改性效果好。214PEGMM平均相对分子质量的影响PEGMM平均相对分子质量对改性HDI三聚体多异氰酸酯亲水性的影响见表1。

随着PEGMM平均相对分子质量的增加,改性后的产物亲水性增加,当PEGMM平均相对分子质量为500时,用其改性后的多异氰酸酯固化剂的水分散液在2000r/min的转速下30min内不分层,这充分说明此亲水性PEGMM改性固化剂的水分散性已经相当好,完全满足实际需求。

但考虑到PEGMM会对最终涂膜的耐水性造成负面影响,因而PEGMM平均相对分子质量不宜过大。本实验最终选择平均相对分子质量为500的PEGMM来改性HDI三聚体。3结论通过PEGMM对HDI三聚体进行改性得到了亲水分散性好的HDI三聚体固化剂,同时也尝试了用OP-10、AEO3亲水组分来对HDI三聚体进行亲水改性。

用PEGMM以及OP-10和AEO3改性HDI三聚体得到的产物在水中分散,只有PEGMM改性效果较好;(2)PEGMM改性HDI三聚体时,适宜的平均相对分子质量为500。

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