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文章來源:康裕?? 作者:康裕?? 發布時間:2018-07-06 11:20?? 瀏覽次數:
環氧樹脂是需要合適的化學物質才能夠形成具有不同性能的三維結構網狀物,而這種合適的化學物質一般統稱為環氧樹脂固化劑。環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、固化劑的結構與特性
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,但因化學結構不同,其性質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結構不同的多胺固化劑的性狀、特點,對選擇固化劑來說,是很重要的。
在色相方面,脂環族淺,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其著色程度相當顯著。在黏度方面,也有很大不同,脂環族不過零點零幾Pa·s,而聚酰胺則非常黏稠,達數Pa·s,芳香族胺多為固態。適用期長短正好與固化性完全相反,脂肪族反應性高,而脂環族、酰胺、芳香族依次降低。
色相:(優)脂環族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)
熟度:(低)脂環族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)
適用期:(長)芳香族→酰胺→脂環族→脂肪族(短)
固化性:(快)脂肪族→脂環族→酰胺→芳香族(慢)
刺激性:(強)脂肪族→芳香族→脂環族→酰胺(弱)
另外,在光澤、柔軟性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定規律性。
光澤:(優)芳香族→脂環族→聚酰胺一脂肪胺(劣)
柔軟性:(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環族→芳香族(剛)
粘接性:(優)聚酰胺→脂環族→脂肪族→芳香族(良)
耐酸性:(優)芳香族→脂環族→脂肪族→聚酰胺(劣)
耐水性:(優)聚酰胺→脂肪胺→脂環胺→芳香胺(良)
對光澤來說,芳香族好,脂肪族差。此性質受固化溫度的影響,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良一些,而交聯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)受化學結構影響,芳香族比較優良,脂肪胺和聚酰胺則易受化學藥品腐蝕。耐水性受官能基質量濃度的支配,官能基質量濃度低、疏水度高的聚酰胺類更耐水,而官能基質量濃度高的芳香族則差一些。
二、用途不同的各種環氧樹脂固化劑
固化劑按用途可分為常溫固化劑和加熱固化劑。如前所述,環氧樹脂高溫固化時一般性能優良,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來選擇。選擇重點為多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有優良的電性能,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、耐水性均優良。芳香族多胺在耐藥品性方面也是優良的。由于氨基的氮元素與金屬形成氫鍵,因而具有優良的防銹效果。胺質量濃度愈高,防銹效果愈好。酸酐固化劑和環氧樹脂形成酯鍵,對有機酸和無機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理
酸酐固化環氧樹脂的反應,需要樹脂/酸酐體系中少量的醇和水、游離酸等促進劑,經加熱才能緩慢的固化。因此,酸酐并不直接與環氧基作用發生化學反應,必須打開酸酐的環。
1、活潑氫對酸酐開環的影響。雙酚A環氧中含有羥基,可以打開酸酐。一羥基產生一個羧基,多元醇可以把兩個酸酐分子連接起來,起到交聯作用。加入含羥基化合物如乙二醇、甘油、含羥基的低分子聚醚等,可以加速開環反應,水可以使酸酐產生兩個羧基,因此濕度對酸酐固化有影響。
酯化反應:這是酸酐固化環氧樹脂的主要反應,羧基與環氧基加成,生成酯基。酯化反應生成的羧基,進一步使酸酐開環,與環氧基反應,后生成立體結構;在高溫下,一些羧基可以催化環氧基開環,生成以醚鍵為主的結構。
2、三級胺(叔胺)對酸酐開環的影響。三級胺與酸酐形成一個離子對,環氧基插入此離子對,羧基負離子打開環氧基,生成酯鍵,并產生一個新的陰離子。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#)。
環氧樹脂固化劑通常作為膠粘劑、涂料和復合材料等材料的基體,廣泛應用于建筑、機械、電子電氣、航空航天等領域。一個完整概念的環氧樹脂組成物由四個方面的成分組成。但實際應用時,不一定四個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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