潜伏性固化剂
潜伏性固化剂
潜伏性固化剂是指一类特殊的固化剂,它可以与ep混合形成单组分体系,在室温下保持一定稳定性,但在特定条件下能够迅速发生固化反应。尽管已有多种类型的潜伏性固化剂,但尚未发现一种兼具所有理想特性的产品。
特点
潜伏性固化剂与传统的双组分环氧树脂体系相比,具有显著的优点。它简化了生产过程,减少了环境污染,提高了产品质量,并适合大规模工业化生产。
研究
潜伏性固化剂的研究通常涉及物理和化学手段,旨在增强固化剂的储存稳定性和反应活性。具体方法包括封闭高活性固化剂的活性,或者激活低活性固化剂的活性。此外,还探索了其他改性方法,如引入新的官能团或改变分子结构。
分类
改性脂肪族胺类
脂肪族胺类固化剂可通过化学改性,如与有机酮类化合物反应,生成亚胺,从而提高储存稳定性。这种改性后的固化剂可以与ep组成单组分体系,通过湿气作用实现固化。然而,由于亚胺上的孤对电子仍有开环活性,导致固化速度较慢,使用期限较短。研究人员尝试通过与其他化合物反应,如丙烯腈、有机膦化合物、过渡金属配位化合物等,来进一步改性脂肪族胺类固化剂。
芳香族二胺类
芳香族二胺类固化剂因其高Tg值和低毒性而受到关注。经过改性处理,这类固化剂表现出更好的综合性能。常见的芳香族二胺类固化剂包括二胺基二苯砜(DDS)、二胺基二苯甲烷(DDM)和苯二胺(mPDA)。DDS作为一种潜伏性固化剂,其适用期较长,但固化温度较高。为降低固化温度,通常需要加入促进剂。DDS的改性工作已经取得进展,开发出了多种聚醚多元醇二胺型固化剂,这些改性产品在干燥状态下耐热性有所下降,但具有更好的韧性和耐冲击性。
双氰胺类
双氰胺是一种广泛应用的潜伏性固化剂,尤其在粉末涂料和胶粘剂领域。它与ep混合后,在室温下的储存期可达半年。双氰胺的固化机制较为复杂,除了四个氢原子参与反应外,氰基也有一定的反应活性。单独使用双氰胺作为固化剂时,固化温度较高,一般在150至170摄氏度之间。为降低固化温度,可以通过加入促进剂化学改性的方式来实现。瑞士Ciba Geigy公司开发的HT 2833和HT 2844是双氰胺的改性产品,其与环氧树脂的相容性良好,储存期长,固化速度快。日本旭化成工业公司的AEHD-610和AEHD-210也是改性双氰胺衍生物。温州市清明化工有限公司研发的双氰胺MD 02,其熔点较低,适用于150摄氏度下的固化。
咪唑类
咪唑类固化剂是一类高活性固化剂,可在中温下短时间内使ep固化。为了获得更长的储存期,需要对咪唑类固化剂进行化学改性。改性方法包括引入大体积取代基形成咪唑类衍生物,或将咪唑与过渡金属无机盐反应生成咪唑盐配位化合物。日本第一工业制药株式会社将咪唑与异氰酸酯反应,得到了具有较长储存期的产品。
有机酸酐类
有机酸酐类固化剂具有良好的储存稳定性和较高的固化温度。由于酸酐键易水解,耐湿性较差,不易进行化学改性,因此通常通过添加促进剂来降低固化温度。常用的促进剂包括叔胺、叔胺盐、季膦盐、路易斯酸胺络合物和乙酰丙酮过渡金属络合物等。
有机酰肼类
有机酰肼类固化剂与双氰胺类似,但也有一些区别。它的固化温度较低,储存期可达数月。常用的有机酰肼化合物包括琥珀酸酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸酰肼、间苯二甲酸酰肼和对羟基苯甲酸酰肼(POBH)。由于固化温度较高,通常需要加入促进剂来降低固化温度。
路易斯酸胺络合物类
路易斯酸胺络合物是由路易斯酸与伯胺仲胺形成的络合物,是一种有效的ep潜伏性固化剂。这类螯合肥在常温下稳定,但在120摄氏度时能快速固化环氧树脂。其中,三氟化硼胺络合物的研究最为深入。据报道,一种新型的三氟化硼-胺络合物BPEA-2具有良好的潜伏性、粘接性能和韧性。
微胶囊类
微胶囊类环氧树脂潜伏性固化剂是通过物理方法将室温双组分固化剂包裹在微小的油滴膜中,形成微胶囊。这种微胶囊加入到环氧树脂中后,通过加热、加压等方式可以使胶囊破裂,释放出固化剂,从而实现环氧树脂的固化。微胶囊类固化剂的成膜剂包括纤维素、明胶、聚乙烯醇、聚酯、聚砜等。由于制备工艺要求严格,胶囊膜的厚度会对储存、运输和使用产生影响。
光固化型固化剂
光固化型固化剂分为紫外光固化剂和可见光固化剂。紫外光固化剂主要包括芳香族重氮盐、三芳基硫铃盐、二芳基腆馅盐、铁芳香烃系化合物等。可见光固化剂则是二芳基碘镐盐与染料的组合。光固化剂在无光辐照时稳定,但在紫外光或可见光照射下会分解并固化ep
结论
环氧树脂潜伏性固化剂的研究主要集中于双氰胺类、咪唑类和芳香族二胺类固化剂。未来的研究重点在于如何在不影响潜伏性固化剂性能的情况下,进一步提高环氧树脂固化产物的耐水性、耐热性和韧性。随着环保意识的提升,低毒和无毒的环保型环氧树脂潜伏固化剂的研发也将成为一个趋势。
参考资料
环氧树脂.环氧树脂.2024-08-23
潜伏性固化剂?.潜伏性固化剂?.2024-08-23
改性脂肪胺固化剂.改性脂肪胺固化剂.2024-08-23
目录
概述
特点
研究
分类
改性脂肪族胺类
芳香族二胺类
双氰胺类
咪唑类
有机酸酐类
有机酰肼类
路易斯酸胺络合物类
微胶囊类
光固化型固化剂
结论
参考资料