固化剂的固化温度和耐热性 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/4 11:44:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

固化剂的固化温度和耐热性

各种固化剂的固化温度各不相同,固化物的耐热性也有很大不同。一般地说,使用固化温度高的固化剂可以得到耐热优良的固化物。对于加成聚合型固化剂,固化温度和耐热性按下列顺序提高:

脂肪族多胺<;脂环族多胺<;芳香族多胺≈酚醛<酸酐

催化加聚型固化剂的耐热性大体处于芳香多胺水平。阴离子聚合型(叔胺和咪唑化古物)、阳离子聚合型(BF3络合物)的耐热性基本上相同,这主要是虽然起始的反应机理不同,但最终都形成醚键结合的网状结构。

固化反应属于化学反应,受固化温度影响很大,温度增高,反应速度加快,凝胶时间变短;凝胶时间的对数值随固化温度上升大体呈直线下降趋势。但固化温度过高,常使固化物性能下降,所以存在固化温度的上限;必须选择使固化速度和固化物性能折中的温度,作为合适的固化温度。按固化温度可把固化剂分为四类:低温固化剂固化温度在室温以下;室温固化剂固化温度为室温~50℃;中温固化剂为50~100℃;高温固化剂固化温度在100℃以上。属于低温固化型的固化剂品种很少,有聚琉醇型、多异氰酸酯型等;近年来国内研制投产的T-31改性胺、YH-82改性胺均可在0℃以下固化。属于室温固化型的种类很多:脂肪族多胺、脂环族多胺;低分子聚酰胺以及改性芳胺等。属于中温固化型的有一部分脂环族多胺、叔胺、眯唑类以及三氟化硼络合物等。属于高温型固化剂的有芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼等。

对于高温固化体系,固化温度一般分为两阶段,在凝胶前采用低温固化,在达到凝胶状态或比凝胶状态稍高的状态之后,再高温加热进行后固化(post-cure),相对之前段固化为预固化(pre-cure)。 编辑本段结构特性

固化剂的固化温度和固化物的耐热性有很大关系。同样地,在同一类固化剂中,虽然具有相同的官能基,但因化学结构不同,其性质和固化物特性也不同。因此,全面了解具有相同官能基而化学结构不同的多胺固化剂的性状、特点,对选择固化剂来说,是很重要的。

在色相方面,脂环族最浅,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其着色程度相当显著。在黏度方面,也有很大不同,脂环族不过零点零几Pa·s,而聚酰胺则非常黏稠,达数Pa·s,芳香族胺多为固态。适用期长短正好与固化性完全相反,脂肪族反应性最高,而脂环族、酰胺、芳香族依次降低。 色相:(优)脂环族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣) 熟度:(低)脂环族→脂肪族→芳香族→酰胺(高) 适用期:(长)芳香族→酰胺→脂环族→脂肪族(短) 固化性:(快)脂肪族→脂环族→酰胺→芳香族(慢) 刺激性:(强)脂肪族→芳香族→脂环族→酰胺(弱) 多胺类固化剂的化学结构和性质

另外,在光泽、柔软性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定规律性。 光泽:(优)芳香族→脂环族→聚酰胺一脂肪胺(劣) 柔软性:(软)聚酰胺→脂肪族→脂环族→芳香族(刚) 粘接性:(优)聚酰胺→脂环族→脂肪族→芳香族(良) 耐酸性:(优)芳香族→脂环族→脂肪族→聚酰胺(劣)

耐水性:(优)聚酰胺→脂肪胺→脂环胺→芳香胺(良) 多胺类固化剂的化学结构和与双酚A树脂固化物的性质 对光泽来说,芳香族最好,脂肪族最差。此性质受固化温度的影响,随温度升高,光泽变好。至于柔软性,官能基间距离长的聚酰胺更优良一些,而交联密度高的芳香胺则差。耐热性与柔软性正好相反,而粘接性则与柔软性一致。耐药品性(耐酸性)受化学结构影响,芳香族比较优良,脂肪胺和聚酰胺则易受化学药品腐蚀。耐水性受官能基质量浓度的支配,官能基质量浓度低、疏水度高的聚酰胺类更耐水,而官能基质量浓度高的芳香族则差一些。 编辑本段分类 按用途分类

固化剂按用途可分为常温固化剂和加热固化剂。环氧树脂高温固化时一般性能优良,但是在土木建筑中使用的涂料和粘接剂等由于加热困难,需要常温固化;所以大都使用脂肪胺、脂环映以及聚酰胺等,尤其是冬季使用的涂料和粘接剂不得不与多异氰酸酯并用,或使用具有恶臭气味的聚琉醇类。 至于中温固化剂和高温固化剂,则要以被着体的耐热性以及固化物的耐热性、粘接性和耐药品性等为基准来选择。选择重点为多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有优良的电性能,所以广泛用于电子、电器方面。 脂肪族多胺固化物粘接性以及耐碱、耐水性均优良。芳香族多胺在耐药品性方面也是优良的。由于氨基的氮元素与金属形成氢键,因而具有优良的防锈效果。胺质量浓度愈高,防锈效果愈好。酸酐固化剂和环氧树脂形成酯键,对有机酸和无机酸显示了高的抵抗力,电性能一般也超过了多胺。 按化学成分分类

1.脂肪族胺类

不同范围的产品具有不同的性能;反应活性高,室温或低温下可以快速固化;对湿度相对不敏感。具有一定的颜色稳定性;良好的耐化学腐蚀性,尤其是耐溶剂;用于热固化时,具有良好的高温表现;很好的耐化学腐蚀性并具有良好的电性能和机械性能。 乙烯基三胺 DETA 氨乙基哌嗪AE

潮湿条件下进行低温下固化;良好的薄膜性能(如,表面光泽优异);能够防止胺的喷霜及水斑现象;良好的颜色稳定性;具有很好的粘接性能和耐化学腐蚀性能;固化时间及贮放时间可选范围较宽;用于热固化时,具有良好的高温表现;很好的耐化学腐蚀性并具有良好的电性能和机械性能。 二氨基环己烷DACH 异佛尔酮二胺IPDA

亚甲基双环己烷胺 4,4'-PACM 乙二胺EDA

H2NCH2CH2NH2分子量60 ,活泼氢当量15 ,无色液体, 每100份标准树脂用6-8份。性能:有毒、有刺激臭味,挥发性大、粘度低、可室温快速固化。用于粘接、浇注、涂料。该类胺随分子量增大,粘度增加,挥发性减小,毒性减小,

性能提高。但它们放热量大、适用期短。一般而言它们分子量越大受配合量影响越小。长期接触脂肪多元胺会引起皮炎,它们的蒸汽毒性很强,操作时须十分注意。

二乙烯三胺 DETA

H2NC2H4NHC2H4NH2 ,分子量103 ,活泼氢当量20.6 ,无色液体,每100份标准树脂用8-11份。固化:20℃2小时+100℃30分钟或20℃4天。性能:适用期50克25℃45分钟,热变形温度95-124℃,抗弯强度1000-1160kg/cm2,抗压强度1120kg/cm2,抗拉强度780kg/cm2,伸长率5.5%,冲击强度

0.4尺-磅/寸洛氏硬度99-108。介电常数(50赫、23℃)4.1 功率因数(50赫、23℃)0.009 体积电阻2x1016 Ω-cm 常温固化、毒性大、放热量大、适用期短。 三乙烯四胺 TETA H2NC2H4NHC2H4NHC2H4NH2 ,分子量146 ,活泼氢当量24.3 ,无色粘稠液体, 每100份标准树脂用10-13份。固化:20℃2小时+100℃30分钟或20℃7天。性能:适用期50克25℃45分钟,热变形温度98-124℃,抗弯强度

950-1200kg/cm2,抗压强度1100kg/cm2,抗拉强度780kg/cm2,伸长率4.4%,冲击强度

0.4尺-磅/寸, 洛氏硬度99-106。常温固化、毒性比二乙烯三胺稍低、放热量大、适用期短。

四乙烯五胺 TEPA

H2NC2H4(NHC2H4)3NH2 ,分子量189 ,活泼氢当量27 ,棕色液体, 每100份标准树脂用11-15份。性能同上。 多乙烯多胺PEPA

H2NC2H4(NHC2H4)nNH2 ,浅黄色液体, 每100份标准树脂用14-15份。性能:毒性较小,挥发性低、适用期较长、价廉。 二丙烯三胺DPTA

H2N(CH2)3 NH(CH2)3NH2 ,分子量131 ,活泼氢当量26 ,浅黄色液体, 每100份标准树脂用12-15份。性能 同TETA。 二甲胺基丙胺DMAPA

(CH3)2N (CH2)3NH2 ,低粘度透明液体, 每100份标准树脂用4-7份。 毒性较大,具有固化和催化两个反应,粘附性能良好,柔性也好,适用期长。 二乙胺基丙胺 DEAPA (C2H5)2N (CH2)3NH2 分子量130 活泼氢当量65 低粘度透明液体 每100份标准树脂用4-8份。固化:60-70℃4小时。性能:适用期50克25℃4小时,热变