環(huán)氧樹脂的固化機(jī)理及其常用固化劑

1、精選文檔環(huán)氧樹脂的固化機(jī)理及其常用固化劑反應(yīng)機(jī)理酸催化反應(yīng)機(jī)理催化劑：質(zhì)子賜予體，促進(jìn)挨次：酸>酚>水>醇固化劑分類1反應(yīng)型固化劑§ 可與EP分子進(jìn)行加成，通過逐步聚合反應(yīng)交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)§ 一般含有活潑氫，反應(yīng)中伴隨氫原子轉(zhuǎn)移，如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚2催化型固化劑§ 環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合機(jī)理進(jìn)行固化，如叔胺、咪唑、三氟化硼絡(luò)合物常見固化劑§ 脂肪胺固化劑§ 芳香族多元胺§ 改性多元胺§ 多元硫醇§ 酸酐類固化劑1脂肪胺固化劑脂肪胺固化特點(diǎn)：§ 活性高，可室溫固化

2、§ 反應(yīng)猛烈放熱，適用期短§ 一般需后固化，室溫7d再80-1002h§ 固化物熱形變溫度低，一般80-90§ 固化物脆性大§ 揮發(fā)性及毒性大2芳香族多元胺芳香族多胺特點(diǎn)：§ 固化物耐熱性好，耐化學(xué)性機(jī)械強(qiáng)度均優(yōu)于脂肪族多元胺§ 活性低，大多加熱固化§ 氮原子因苯環(huán)導(dǎo)致電子云密度降低，堿性減弱，以及苯環(huán)位阻效應(yīng)§ 多為固體，熔點(diǎn)高，工藝性差§ 液化，低共熔點(diǎn)混合，多元胺與單縮水甘油醚加成3改性多元胺a、環(huán)氧化合物加成：§ 加成物分子量變大，沸點(diǎn)粘度增加，揮發(fā)性與毒性減弱，改善原有脆性b

3、、邁克爾加成：§ 丙烯腈與多元胺§ 胺的活潑氫對,不飽和鍵能快速加成§ 腈乙基化物降低活性，改善與EP相容性特殊有效c、曼尼斯加成：曼尼斯反應(yīng)（Mannich reaction）為多元胺和甲醛、苯酚縮合三分子縮合。§ 產(chǎn)物能在低溫、潮濕、水下施工固化EP§ 典型產(chǎn)品T-31：二乙烯三胺+甲醛+苯酚§ 適應(yīng)土木工程用于混凝土、鋼材、瓷磚等材料§ 粘結(jié)的快速修復(fù)和加固d、硫脲-多元胺縮合：§ 硫脲與脂肪族多元胺加熱至100縮合放出氨氣§ 能在極低溫下（0以下）固化EPe、聚酰胺化：§ 9，11-亞油

4、酸與9，12-亞油酸二聚反應(yīng)§ 然后2分子與DETA(二乙烯三胺)進(jìn)行酰胺化反應(yīng)揮發(fā)性毒性很小§ 與EP相容性良好，化學(xué)計(jì)量要求不嚴(yán)§ 固化物有很好的增韌效果§ 放熱效應(yīng)低，適用期長，固化物耐熱性較低，HDT為60左右4多元硫醇§ 類似于羥基§ 聚硫醇化合物（液體聚硫橡膠）就是典型多元硫醇，單獨(dú)使用活性很低，室溫反應(yīng)及其緩慢幾乎不能進(jìn)行§ 適當(dāng)催化劑作用下固化反應(yīng)以數(shù)倍多元胺速度進(jìn)行§ 在低溫固化更為明顯5酸酐類固化劑§ 反應(yīng)速率很慢，不能生成高交聯(lián)產(chǎn)物，一般不作為固化劑§ 低揮發(fā)性，毒性低，刺

5、激性低§ 反應(yīng)緩慢，放熱量小，適用期長§ 固化物收縮率低，耐熱性高§ 固化物機(jī)械強(qiáng)度高，電性能優(yōu)良§ 需加熱固化，時(shí)間長§ EP常用固化劑，僅次于多元胺主要酸酐：§ 順酐>苯酐>四氫苯酐>甲基四氫苯酐§ 六氫苯酐>甲基六氫苯酐§ 甲基納迪克酸酐§ 均苯四甲酸二酐§ 改性酸酐§ 酸酐分子中負(fù)電性取代基則活性增加陰/陽離子型催化劑§ 催化劑僅僅起催化作用，本身不參與交聯(lián)§ 用量主要以試驗(yàn)值為準(zhǔn)§ 催化環(huán)氧開環(huán)形成鏈增長1常用陰離子催化劑

6、1、叔胺類多用DMP-10(二甲氨基苯酚)，DMP-30，酚羥基顯著加速樹脂固化速率，放熱量大適用期短，EP快速固化（24h/25）2、咪唑類多用液態(tài)2-乙基-4-甲基咪唑（仲胺活潑氫和 叔胺），適用期長（8-10h），中溫固化，熱形變溫度高，與芳香胺耐熱水平（100）相當(dāng)陽離子型固化劑，路易斯酸鏈終止于離子對復(fù)合2常用陽離子催化劑§ 路易斯酸：BF3,SnCl4,AlCl3等，為電子接受體§ BF3使用最多，具有腐蝕性，反應(yīng)活性格外高一般與胺類或醚類絡(luò)合物，如三氟化硼-乙胺絡(luò)合物, BF3:400,為87結(jié)晶物質(zhì)，室溫穩(wěn)定，離解溫度90，離解后活性增大環(huán)氧樹脂固化的三個(gè)階

7、段§ 液體-操作時(shí)間：樹脂/固化劑混合物仍舊是液體適合應(yīng)用§ 凝膠-進(jìn)入固化：混合物開頭進(jìn)入固化相(也稱作熟化階段)， 這時(shí)它開頭凝膠或“突變”成軟凝膠物。此時(shí)只是局部固 化，新使用的環(huán)氧樹脂仍舊能與它化學(xué)鏈接，因此該未處 理的表面仍舊可以進(jìn)行粘接或反應(yīng)§ 固體-最終固化：環(huán)氧混合物變成固體階段，這時(shí)能砂磨及整型。在室溫下維持若干天使它連續(xù)固化固化溫度§ 低溫固化劑固化溫度在室溫以下：改性胺、聚硫醇型、多異氰酸酯型§ 室溫固化劑固化溫度為室溫50：脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺；低分子聚酰胺以及改性芳胺§ 中溫固化劑為50100：部分脂環(huán)族多

8、胺、叔胺、瞇唑類以及三氟化硼絡(luò)合物§ 高溫固化劑固化溫度在100以上：芳香族多胺、酸酐、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺以及酰肼等固化物特性§ 對于加成聚合型固化劑，固化溫度和耐熱性按下列挨次提高：脂肪族多胺脂環(huán)族多胺芳香族多胺酚醛 酸酐，而催化加聚型固化劑的耐熱性大體處于芳香多胺水平§ 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)§ 光澤：(優(yōu))芳香族脂環(huán)族聚酰