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文章來源:康裕 作者:康裕 發(fā)布時(shí)間:2018-07-06 11:20:57 瀏覽次數(shù):0
環(huán)氧樹脂是需要合適的化學(xué)物質(zhì)才能夠形成具有不同性能的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀物,而這種合適的化學(xué)物質(zhì)一般統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂固化劑。環(huán)氧樹脂固化劑種類很多,分類方法也不盡相同。大致可以分為低溫固化劑,常溫固化劑以及高溫固化劑。

一、固化劑的結(jié)構(gòu)與特性
如上所述,固化劑的固化溫度和固化物的耐熱性有很大關(guān)系。同樣地,在同一類固化劑中,雖然具有相同的官能基,但因化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,其性質(zhì)和固化物特性也不同。因此,全面了解具有相同官能基而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的多胺固化劑的性狀、特點(diǎn),對選擇固化劑來說,是很重要的。
在色相方面,脂環(huán)族淺,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其著色程度相當(dāng)顯著。在黏度方面,也有很大不同,脂環(huán)族不過零點(diǎn)零幾Pa·s,而聚酰胺則非常黏稠,達(dá)數(shù)Pa·s,芳香族胺多為固態(tài)。適用期長短正好與固化性完全相反,脂肪族反應(yīng)性高,而脂環(huán)族、酰胺、芳香族依次降低。
色相:(優(yōu))脂環(huán)族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)
熟度:(低)脂環(huán)族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)
適用期:(長)芳香族→酰胺→脂環(huán)族→脂肪族(短)
固化性:(快)脂肪族→脂環(huán)族→酰胺→芳香族(慢)
刺激性:(強(qiáng))脂肪族→芳香族→脂環(huán)族→酰胺(弱)
另外,在光澤、柔軟性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定規(guī)律性。
光澤:(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→聚酰胺一脂肪胺(劣)
柔軟性:(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環(huán)族→芳香族(剛)
粘接性:(優(yōu))聚酰胺→脂環(huán)族→脂肪族→芳香族(良)
耐酸性:(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→脂肪族→聚酰胺(劣)
耐水性:(優(yōu))聚酰胺→脂肪胺→脂環(huán)胺→芳香胺(良)
對光澤來說,芳香族好,脂肪族差。此性質(zhì)受固化溫度的影響,隨溫度升高,光澤變好。至于柔軟性,官能基間距離長的聚酰胺更優(yōu)良一些,而交聯(lián)密度高的芳香胺則差。耐熱性與柔軟性正好相反,而粘接性則與柔軟性一致。耐藥品性(耐酸性)受化學(xué)結(jié)構(gòu)影響,芳香族比較優(yōu)良,脂肪胺和聚酰胺則易受化學(xué)藥品腐蝕。耐水性受官能基質(zhì)量濃度的支配,官能基質(zhì)量濃度低、疏水度高的聚酰胺類更耐水,而官能基質(zhì)量濃度高的芳香族則差一些。
二、用途不同的各種環(huán)氧樹脂固化劑
固化劑按用途可分為常溫固化劑和加熱固化劑。如前所述,環(huán)氧樹脂高溫固化時(shí)一般性能優(yōu)良,但是在土木建筑中使用的涂料和粘接劑等由于加熱困難,需要常溫固化;所以大都使用脂肪胺、脂環(huán)映以及聚酰胺等,尤其是冬季使用的涂料和粘接劑不得不與多異氰酸酯并用,或使用具有惡臭氣味的聚琉醇類。
至于中溫固化劑和高溫固化劑,則要以被著體的耐熱性以及固化物的耐熱性、粘接性和耐藥品性等為基準(zhǔn)來選擇。選擇重點(diǎn)為多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有優(yōu)良的電性能,所以廣泛用于電子、電器方面。
脂肪族多胺固化物粘接性以及耐堿、耐水性均優(yōu)良。芳香族多胺在耐藥品性方面也是優(yōu)良的。由于氨基的氮元素與金屬形成氫鍵,因而具有優(yōu)良的防銹效果。胺質(zhì)量濃度愈高,防銹效果愈好。酸酐固化劑和環(huán)氧樹脂形成酯鍵,對有機(jī)酸和無機(jī)酸顯示了高的抵抗力,電性能一般也超過了多胺。
三、酸酐類固化劑固化機(jī)理
酸酐固化環(huán)氧樹脂的反應(yīng),需要樹脂/酸酐體系中少量的醇和水、游離酸等促進(jìn)劑,經(jīng)加熱才能緩慢的固化。因此,酸酐并不直接與環(huán)氧基作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng),必須打開酸酐的環(huán)。
1、活潑氫對酸酐開環(huán)的影響。雙酚A環(huán)氧中含有羥基,可以打開酸酐。一羥基產(chǎn)生一個(gè)羧基,多元醇可以把兩個(gè)酸酐分子連接起來,起到交聯(lián)作用。加入含羥基化合物如乙二醇、甘油、含羥基的低分子聚醚等,可以加速開環(huán)反應(yīng),水可以使酸酐產(chǎn)生兩個(gè)羧基,因此濕度對酸酐固化有影響。
酯化反應(yīng):這是酸酐固化環(huán)氧樹脂的主要反應(yīng),羧基與環(huán)氧基加成,生成酯基。酯化反應(yīng)生成的羧基,進(jìn)一步使酸酐開環(huán),與環(huán)氧基反應(yīng),后生成立體結(jié)構(gòu);在高溫下,一些羧基可以催化環(huán)氧基開環(huán),生成以醚鍵為主的結(jié)構(gòu)。
2、三級胺(叔胺)對酸酐開環(huán)的影響。三級胺與酸酐形成一個(gè)離子對,環(huán)氧基插入此離子對,羧基負(fù)離子打開環(huán)氧基,生成酯鍵,并產(chǎn)生一個(gè)新的陰離子。例如2-乙基-4甲基咪唑和2、4、6-(N,N-二甲基氨甲基)—苯酚即K-54#(國外稱DMP-30#)。

環(huán)氧樹脂固化劑通常作為膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等材料的基體,廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、電子電氣、航空航天等領(lǐng)域。一個(gè)完整概念的環(huán)氧樹脂組成物由四個(gè)方面的成分組成。但實(shí)際應(yīng)用時(shí),不一定四個(gè)方面的成分都要具備,但樹脂成分必須包括固化劑,可見固化劑的重要性。
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TIME:2021-08-06