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应用领域
环氧树脂固化剂的研究与应用
时间:2022-12-08浏览次数:387次

氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应,形成网状立体聚合物。

分类---

碱性类

碱性类固化剂WTF:包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪胺。

酸性类

酸性类固化剂:包括有机酸酸酐三氟化硼及其络合物。

加成型

加成型固化剂:这类固化剂与环氧基发生加成反应构成固化产物一部分链段,并通过逐步聚合反应使线型分子交联成体型结构分子,这类固化剂又称瓜型固化剂。

催化型

催化型固化剂:这类固化剂仅对环氧树脂发生引发作用,打开环氧基后,催化环氧树脂本身聚合成网状结构,生成以醚键为主要结构的均聚物。

显在型

显在型固化剂为普通使用的固化剂,又可分为加成聚合型和催化型。所谓加成聚合型即打开环氧基的环进行加成聚合反应,固化剂本身参加到三维网状结构中去。这类固化剂,如加入量过少,则固化产物连接着末反应的环氧基。因此,对这类固化剂来讲,存在着一个合适的用量。而催化型固化剂则以阳离子方式,或者阴离子方式使环氧基开环加成聚合,最终,固化剂不参加到网状结构中去,所以不存在等当量反应的合适用量;不过,增加用量会使固化速度加快。在显在型固化剂中,双氰胺、己二酸二酰肼这类品种,在室温下不溶于环氧树脂,而在高温下溶解后开始固化反应,因而也呈现出一种潜伏状态。所以,可称之为功能性潜伏型固化剂。

潜伏型

潜伏型固化剂指的是与环氧树脂混合后,在室温条件下相对长期稳定(环氧树脂一般要求在3个月以上,才具有较大实用价值,最理想的则要求半年或者1年以上),而只需暴露在热、光、湿气等条件下,即开始固化反应。这类固化剂基本上是用物理和化学方法封闭固化剂活性的。所以,在有的书上也把这些品种划为潜伏型固化剂,实际上可称之为功能性潜伏型固化剂。因为潜伏型固化剂可与环氧树脂混合制成一液型配合物,简化环氧树脂应用的配合手续,其应用范围从单包装胶黏剂向涂料、浸渍漆、灌封料、粉末涂料等方面发展。潜伏型固化剂在国外日益引起重视,可以说是研究与开发的重点课题,各种固化剂改性新品种和配合新技术层出不穷,十分活跃

胺类固化剂

伯胺和仲胺对环氧树脂的固化作用是由氮原子上的活泼氢打开环氧基团,而使之交联固化。脂肪族多元胺如乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺等活性较大,能在室温使环氧树脂交联固化;而芳香族多元胺活性较低,如间苯二胺,得在150℃固化才能完全。

酸酐类固化剂

二元酸及其酐如顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐可以固化环氧树脂,但必须在较高温度下烘烤才能固化完全。酸酐首先与环氧树脂中的羟基反应生成单酯,单酯中的羧基与环氧基发生加成酯化而成双酯。

合成树脂类固化剂

低分子量聚酰胺树脂是亚油酸二聚体或桐油酸二聚体与脂肪族多元胺如乙二胺,二乙烯三胺反应生成的一种琥珀色粘稠状树脂。

潜伏型固化剂

这种固化剂在一般条件下是稳定的,但当加热到一定的温度时,才显示其活性而固化环氧树脂。如双氰胺,与环氧树脂混合在一起,在常温下是稳定的。若在145-165℃,则能使环氧树脂在30分钟内固化。三氮化硼乙胺络合物,常温也是稳定的,在100℃以上时能固化环氧树脂

热点

(1) 多功能性(具有固化、增韧、阻燃、促进等功能)固化剂成为人们追求的理想产品。

由于开发全新结构且富有优异性能的环氧树脂进展不大,从而适应树脂改性要求的功能助剂成为人们追求的目标,一剂多能产品越来越多。

(2) 快速固化、低温固化及最小吸水率的固化剂发展迅速。

(3) 特殊功能的固化剂也有了很大发展,如弹性固化剂。

① 固化剂低毒、无毒化。

② 现代固化剂发展中的一个特点是,人们不仅关注固化剂在生产和使用过程中的毒性及环境污染问题,而且重视废弃环氧树脂制品的环境污染问题。在发达国家,初级的多烯多胶、芳香胺已全部被无毒或低毒的改性胺所取代。

③ 适应特殊环境(潮湿、水下、户外等)使用的固化剂颇受欢迎。

④ 为适应环氧树脂的高性能化要求,电性能、力学性能、机械性能优良的固化剂将得到很大发展。

⑤ 电子束和光固化型固化剂愈来愈引起人们的重视。

⑥ 粉末涂料专用固化剂、水性环氧树脂涂料专用水溶性固比剂和单组分胶粘剂专用固化剂用量很大,前景广阔。

技术

① 改性技术倍受青睬,应用日益广泛,如脂肪胺改性;—环氧树脂香胺改性(尤其是间苯二胺间苯二甲胺改性);酸配改性及液态化;双氰胺改性及液态化;咪唑改性及液态化,以及改性低分子量聚酷胺。

② 复配增效和集装化技术方兴未艾。受毒性、环保法规、成本、效能等因素制约,全新结构的固化剂开发愈加困难,通过复配集装而提高效能日益成为开发新型固化剂的有效途径。

③ 固态固化剂液态化技术很有发展前途,如常温下呈固态的酸酐、双氰胺等通过改性使其在常温下至液态,不仅能提高其操作和使用性能,又能节省能源。

④ 固化剂生产操作和包装精细化。

其他

1、环氧树脂(主要讨论双酚A型)的原料

环氧氯丙烷:由于环氧基、氯取代基的存在,毒性颇大,在240μg/g的环境中4h即可使老鼠致死。******允许值MAC为5μg/g,另外对眼、鼻、咽刺激性也很大;双酚A:LD502.4g/kg,所以认为工业有害性是很小的。

2、双酚A型环氧树脂Epon815、820、828、1001、1007,以及间苯二酚缩水甘油醚类化合物,毒性都被证实是很低的,通常LD50值在10~30g/kg范围。稀释剂单缩水甘油醚类化合物的毒性主要表现在对皮肤的刺激上,经口毒性LD50值也是很低的。

3、环氧树脂固化物的毒性将固化的普通环氧树脂(在邻苯二甲酸二辛酯中,含量为50%~70%)混合于食物中(约占10%),经口给老鼠吃26周时间,仅仅引起体重减少,未引起内部病状。而用未固化的Epon828树脂混合于食物中(占5%左右),经26周喂食,老鼠死亡数增加。因此,可以认为固化完全的环氧树脂(双酚A型)是无毒的。但是,如果固化不完全则另当别论。


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