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文档简介
1、环氧树脂及其添加物的品种情况(一)环氧树脂及其添加物的品种情况(一)环氧树脂品种环氧树脂经历50多年的研制与发展,已经开发上百种规格的品种。(一)缩水甘油基型环氧树脂1.缩水甘油醚型环氧树脂双酚A型环氧树脂。双酚A型环氧树脂是应用最广泛的树脂之一,占环氧树脂树脂总产量的90%。在分子结构中含有羟基和醚键,固化过程进一步生成新的-OH和-O-,使固化物具有很高的内聚力和粘附力。因此可以对金属、陶瓷、木材、水泥和塑料进行粘接。双酚A型环氧树脂属无毒树脂,其白鼠的最低口服致死量为LD50为11.4g/kg。双酚A型环氧树脂的牌号与性质表新牌号 原牌号 外观 粘度(Pas) 软化点() 环氧值E-55
2、 616# 浅黄粘稠液体 6-8 - 0.55-0.56E-51 618# 浅黄粘稠液体 10-16 - 0.48-0.54E-44 6101# 黄色高粘度液体 20-40 - 0.41-0.47E-42 634# 黄色高粘度液体 - 21-27 0.38-0.45E-35 637# 黄色高粘度液体 - 20-35 0.30-0.40E-31 638# 浅黄粘稠液体 - 40-55 0.23-0.38E-20 601# 黄色透明固体 - 64-76 0.18-0.22E-14 603# 黄色透明固体 - 78-85 0.10-0.18E-12 604# 黄色透明固体 - 85-95 0.10-
3、0.18E-06 607# 黄色透明固体 - 110-135 0.04-0.07E-03 609# 黄色透明固体 - 135-155 0.02-0.04E-01 665# 液体 30-40 - 0.01-0.03双酚S型环氧树脂。双酚S型环氧树脂是由双酚S和过量环氧氯丙烷在碱性条件下缩聚得到的耐高温环氧树脂。双酚S为浅黄色固体,由东北石化研究所研制,全名为“4,4-二羟基二苯双缩水甘油醚环氧树脂”,胺类、酸酐、咪唑均能固化双酚S,其固化物具有热变形温度高、热稳定性能好的特点。这是因为分子中极性强的砜基-SO2-取代双酚A中的异丙基,提高了热稳定性;砜基改善了粘附力,增强了环氧基的开环活性。双酚
4、F型环氧树脂。双酚F型环氧树脂是由双酚F和过量环氧氯丙烷(1:10),在四甲基氯化铵和NaOH条件下,经醚化和闭环反应,缩聚而成的。双酚F型环氧树脂的粘度低,可用于碳纤维复合材料、玻纤增强塑料以及地下油井的灌封材料。环氧化线型酚醛树脂。环氧酚醛是由低分子量酚醛树脂与环氧氯丙烷在酸催化剂下缩合而成,兼有酚醛和双酚A型环氧树脂的优点。按线型酚醛树脂分子量和羟基含量不同,可以合成不同分子量和官能度的环氧酚醛,如甲酚线型酚醛树脂。环氧酚醛高粘度半固体,平均官能度为2.5-6.0,软化点28,环氧值0.53-0.57,在上海树脂厂和无锡树脂厂生产。为改善工艺,添加低粘度的稀释剂,或与双酚A混合使用。胺类
5、、酸酐类和咪唑均能固化环氧酚醛。在150以下固化环氧酚醛和双酚A型环氧树脂的热变形温度相近。例如:固化剂 固化条件 用量% 热变形温度()环氧酚醛 双酚A4,4-二氨基二苯甲烷 93,2h 204,25h 28 206 167间苯二胺 93,2h 204,25h 16 205 160三乙烯四胺 166,4h 14 150 1274,4-二氨基二苯砜 177,18h 34 220 190六次甲苯四胺 177,18h 100 210 196内次甲苯四氢苯二甲酸酐 97,2h/32,15h 101 206 178甲苯内次甲苯四氢苯二甲酸酐+DMP-30 93,2h/60,24h 101 298 22
6、8邻苯二甲酸酐 177,18h 40 125 107三氟化硼-甲乙胺 93,2h/77,18h 5 239 1602乙基-4甲基咪唑 80,2h/04,24h 2 260 -其他缩水甘油醚型环氧树脂。A、1,1,2,2-四(对羟基苯基)乙烷四缩水甘油醚环氧树脂:(四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂)呈白色固体,熔点80,平均官能度3.2-3.5,环氧值为0.45-0.50。其粘接性能: 试验条件 剪切(kg/cm2)定温 296-65 259260/8H 90260/200H 95260/400H 77B、间苯二酚双缩水甘油醚型环氧树脂(680#)。此缩水甘油醚环氧树脂的粘度低为0.4Pas(25
7、), 环氧值为0.78-0.85,由上海新华树脂厂生产。C、均苯三酚三缩水甘油醚环氧树脂。此缩水甘油醚环氧树脂是一类高活性的粘稠液体环氧树脂,环氧值为0.87,由均苯三酚和过量环氧氯丙烷合成。由于苯环的吸电子效应,提高环氧基的反应活性,尤以均苯三酚三缩水甘油醚反应活性最高,例如1,4-环乙烷二甲胺固化,反应速度比双酚A型环氧树脂高10倍。D、F-76# 环氧树脂(双间苯二酚缩甲醛四缩水甘油醚)。其粘度为20002700CP(25),环氧值0.75-0.77。2. 氨基环氧树脂(芳香胺缩水甘油基型环氧树脂)对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂。这是由对羟基苯胺和环氧氯丙烷缩聚得到的浅棕色液体,环氧值为
8、0.87,25粘度为1.5-5.0 Pas。其反应活性是双酚A型环氧树脂的10倍,可用酸酐、双氰双胺和咪唑固化,中科院化学所生产。氨基四官能环氧树脂(AG-80#)。又称4,4-二氨基二苯醚四缩水甘油基环氧树脂或称4,4-二氨基二苯基甲烷四缩水甘油基环氧树脂。由4,4-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基二苯砜在催化剂和碱作用下与环氧氯丙烷加成缩聚而成。该树脂为浅黄色液体,环氧值为0.75-0.80,由上海合成树脂所生产。其平均官能度为3-3.5,二氨基二苯甲烷、咪唑衍生物、酸酐均能固化氨基四官能环氧树脂。固化后树脂的交联密度高,在高温150老化3万小时,其胶接强度没有变化。A
9、FG-90#环氧树脂。在常温下为棕色液体,粘度小,25时为1.6-2.3Pas, 环氧值为0.85-0.95.3.缩水甘油酯型环氧树脂(从有机酸制备)。711# 环氧树脂(脂环族)。又称四氢化邻苯二甲酸双缩水甘油酯环氧树脂是914#双组分室温快固胶的主体环氧之一,且和双酚A相溶性好。711#呈浅黄色液体,粘度低为0.450.6Pas(25),环氧值为0.63-0.67,耐超低温性能良好,天津合成材料所生产。TDE-85#环氧树脂。(1,2,-环氧环己烷-4,5-二甲酸二缩水甘油酯)脂环族缩水甘油酯环氧树脂的粘度低,适宜灌注,包封及活性高,在电气工业广泛使用。天津合成材料所生产。731#环氧树脂
10、。又称邻苯二甲酸二缩水甘油酯,呈浅黄色液体,粘度为0.8Pas/25,环氧值为0.60-0.65,天津合成材料所生产。732#环氧树脂。又称间苯二甲酸二缩水甘油酯,呈白色结晶,熔点为6063,环氧值为0.60-0.63,天津合成材料所生产。均苯三甲酸三缩水甘油酯。呈白色固体状,熔点为78-80,环氧值为0.78,大连化学物理所生产。672#(FA-68)环氧树脂。又称对苯二甲酸二缩水甘油酯,由上海有机所生产。CY-183# 环氧树脂。又称六氢化邻苯二甲酸二缩水甘油酯,由中科院化学所生产。内次甲苯四氢化邻苯二甲酸二缩水甘油酯,呈棕黄色液体,粘度为1.16 Pas/25,环氧值为0.57,晨光化工
11、二院生产。对羟基苯甲酸缩水甘油酯。呈棕红色液体,粘度为1.5-5.0 Pas/25,环氧值为0.87,由中科院化学所生产。(三)特种环氧树脂1.海因树脂(Hydantoin Resins)1970年瑞士Ciba Geigy对海因(乙丙酰脲)氮杂环进行研制,用HCN、NH3、CO2及醛或酮合成海因环。目前主要的工业产品是低粘度(1.5-2.5Pas/25)的5,5-二甲基海因环氧树脂,商业名称为XB2793,由江苏丹阳县河阳化工厂生产。海因环氧树脂具有优异特点:粘度低,工艺性能好。一般均为1.5-2.5 Pas,比双酚A的最低粘度13-15 Pas低得多。热稳定性能良好,耐高温,在180上使用5
12、000小时以上,在130使用寿命为40年。耐高电压和抗漏电性良好,适合于电气工业。海因环氧树脂的极性很强,对碳纤维、玻璃纤维等具有很好的润湿能力。2.阻燃树脂溴化树脂。用四溴双酚A环氧树脂合成的含溴量为40wt%,具有难燃性能。磷化环氧树脂。(二)环氧化烯烃1.环氧化聚丁二烯(D-17#环氧树脂)由液体聚丁二烯经醋酸氧化制得的一种浅黄色粘稠液体。在分子结构中,既有环氧基,也有双键、羟基和酯基侧链。D-17#的粘度为0.8-2 Pas,易溶于苯、甲苯和丙酮中,易于酸酐固化反应,也能与胺类固化,由于树脂分子具有较长的碳链,因此树脂可以用来改善双酚A的脆性,具有十分优异的韧性。D-17#对于橡胶制品
13、与玻璃钢的胶接优于通常的环氧树脂胶。固化条件为:100,2h;150,4h;180,4h。2.脂环族环氧树脂。脂环族环氧的概念。从含有不饱和双键结构的脂环族经双键氧化或与次氯酸加成环氧化制得。具有如下结构的烯烃可转化为环氧基。不饱和双键在分子链末端,不饱和双键在分子链主段中,不饱和双键在脂环族化物的骨架上。脂环族环氧的特性。脂环族环氧的粘度很低,可作为高粘度环氧树脂的活性稀释剂;其固化物热稳定性良好,耐化学试剂和耐大气老化性好。脂环族环氧对胺类固化剂反应性很低,咪唑及三级胺几乎不固化它。例如:芳香胺固化双(2,3-环氧基环戊基)醚即6300#,6400#和烯双环氧6269#;间苯二胺固化1,3
14、-双(环氧化乙烯基)环戊烷;酸酐(六氢苯酐)固化3,4-环氧基6-甲基环己烷甲酸3,4-环氧基6-甲基环己烷甲酯(6201#)。脂环族环氧的制备。过醋酸氧化法,这是烯烃环氧化的最主要方法。氯化乙酰法:以二苯醚为骨架的4,4-双(环氧化异丙基)二苯醚,环氧基在侧链上,用1%对甲苯磺酸固化。次氯酸加成法。脂环族环氧的种类。A、W-95#环氧树脂双(2,3-环氧基环戊基)醚。环氧值为0.95,粘度为0.03-0.05 Pas/25。此环氧树脂溶于乙醇、异丙醇、丙酮和苯等,可用酸酐和胺类固化,是一种耐高温胶,具有优良的柔韧性、热老化性和耐化学介质性。固化条件:85,6h;160,6h。B、6221#环
15、氧树脂和6201#环氧树脂。又称3,4-环氧化环己烷甲酸3,4-环氧化环己烷甲酯或3,4-环氧化6-甲基环己烷甲酸3-4-环氧6甲基环己烷甲酯。6221#和6201#是以丁二烯为原料制备的低粘度液体环氧,对于芳香胺和咪唑的活性很低。通常采用酸酐类固化,但由于H-71环氧树脂分子结构中没有羟基,用六氢苯二甲酸酐固化是需加1-2%乙二醇或其他含羟基物质,使酸酐开环,可使凝胶化时间缩短一倍左右。C、6206#和6269#。6206#又称乙烯基环乙烯双环氧,呈浅黄色液体,环氧值为1.3,6269#称萜烯双环氧,呈无色透明液体,环氧值为0.91.0。D、R-122或6207#(二氧化双环戊二烯)。双环戊
16、二烯双氧化呈白色固体,环氧值为1.22。环氧树脂及其添加物的品种情况(二)管理提醒: 本帖被 促进剂 设置为精华(2009-11-30) 环氧树脂及其添加物的品种情况(二)环氧树脂品种列表(一)缩水甘油基型环氧树脂名称 简称 环氧值 粘度 备注普通双酚A型环氧树脂 双酚A 0.48-0.54 10-16 共有12种4,4-二羟基二苯砜双缩水甘油醚环氧树脂 双酚S 0.33-0.54 - 浅黄固体,固化物的HD高,热稳定性好双酚F型环氧树脂 双酚F - 低 用于CF复合材料等酚醛环氧树脂 - 0.53-0.57 半固体 用做玻璃钢甘油环氧树脂 - - 300 固化物韧性好,可作为增韧作用的稀释剂
17、四酚基乙烷四缩水甘油醚 环氧树脂 0.45-0.50 - 白色固体间苯二酚双缩水甘油醚 680# 0.78-0.85 400 -均苯三酚三缩水甘油醚 0.87 高活性粘稠液体双间苯二酚缩醛四缩水甘油醚 F-76# 0.75-0.77 2300 胺基环氧树脂 氨基四官能环氧树脂 AG-80# 0.75-0.80 - 浅黄液体 作为环氧导电胶对胺基苯酚环氧树脂 0.87 2000-5000 作缠绕如玻璃钢AFG-90#环氧树脂 AFG-90# 0.85-0.95 1300-2300 -N,N´-二对羟基六基乙二胺 环氧树脂 - - 自行固化环氧树脂必须加热到140-180589#环氧树脂
18、 589# - - 用作橡胶与合成纤维的浸渍处理剂缩水甘油酯型环氧树脂 四氢化苯二甲酯环氧树脂 711# 0.63-0.67 450-600 耐超低温性能好,浅黄色液体1,2-环氧环已烷4,5二甲酸环氧树脂 TDE-85# - 低 耐高温电绝缘材料邻苯二甲酯环氧树脂 731# 0.60-0.65 - 浅黄色液体间苯二甲酯环氧树脂 732# 0.60-0.63 - 白色结晶均苯三甲酯环氧树脂 0.78 白色固体对苯二甲酯环氧树脂 672# - - -六氢化邻苯二甲酯环氧树脂 - - - -内次甲基四氢化邻苯二甲酯环氧树脂 - 057 - 1160对羟基苯甲酸环氧树脂 - 0.87 - 1500-
19、5000(二)特种环氧树脂名称 备注海因环氧树脂 粘度为1500-2500CP,高名为Xb2793,热稳定性好,耐高温和高压。难燃环氧树脂 溴化树脂 含嗅量40%。磷化环氧树脂 2C-7环氧树脂 三聚氯化磷胺与EeHno的缩合物稳定性,用40%顺丁烯二酸酐在160%5h固化,(180自固化)。高韧性螺结构环氧树脂 用顺丁烯二酸酐,间苯二胺固化。有机硅树脂665# 其耐热耐水和电性能良好,用脂肪胺类固化。1.高韧性螺旋结构环氧树脂。国外产品为EXRR-1259,环氧基含量为13.5-15.5%,可用顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐和间苯二胺固化,固化条件为160/6h200/2h。
20、2.苯撑基醚环氧树脂。在49/数天或116/数小时固化,经260老化500h后,性能不变。在液氧中冲击敏感试验合格,能耐强氧化剂N2O4的腐蚀。3.三聚氯化磷腈环氧树脂。为粘稠暗量液体,用脂肪胺室温固化,也可在高温180/15-20h自固化,其布氏硬度为25-30。4.耐高低温环氧和环氧弹性体。耐高低温环氧树脂。温度 -267.8 -195.6 21.5 121 204.4MPa 203.9 189.8 189.8 168.7 119.5环氧弹性体环氧氯丙烷橡胶。掺入普通环氧中可使抗冲击提高近30倍,并降低体系的粘度。5、有机硅环氧树脂。665#有机硅环氧树脂,其粘度为100-5000厘泊,用
21、脂肪胺固化,在烘箱内80、30分;-120(6h)-150处理4h,最后在200处理4-6h,用于耐热防潮良好绝缘性,而且对硅橡胶的粘接强度极高。有机硅环氧树脂,用脂肪胺固化,100-150/1-24h。(三)脂环族环氧树脂名称 简称 环氧值 粘度 备注二氧化双环戊二烯 6207# 1.22 白色固体 用于浇铸料、玻璃钢、层压塑料等H-71 6201# 0.60-0.64 1600-2000 适于200-300环境中,耐紫外线老化和耐碱性双(2,3-环氧基环戊基)醚 W-95# 6300#6400# 0.95 30-50 耐高温胶,固化物和柔韧性、耐热老化性良好6221# - 0.75 350
22、-450 无色透明液体,用酸酐固化乙烯基环已烯双环氧 6206#环氧树脂及其添加物的品种情况(三)环氧树脂及其添加物的品种情况(三)环氧树脂固化剂品种名称 简称 胺值当量 用量% 25可使用期 热变形温度 性能乙二胺 EDA 15 8 低粘度,室温快速固化,体系发热量大,可使用时间短。二乙烯三胺 DTA 20.7 11 26min 95-115 三乙烯四胺 TTA 24.4 24.4 26min 95 四乙烯五胺 TPA 27 14 27min 95-115 N,N-二乙氨基丙胺 DEAPA 65 8 120min 78-94 加热固化孟脘二胺 MDA 43 22 480min 148-158
23、 加热固化,使用期合适N-(ß-氨基乙基)哌嗪 N-AEP 43 23 17min 110 加热固化,抗冲击性能双酚A环氧树脂的结构稳定,能够加热到200不发生变化,其他环氧树脂具有无限使用期,通过固化剂使环氧树脂实现交联反应,由于固化过程中不放出H2O或其他低分子化合物,环氧树脂固化物避免了某些缩聚型高分子在热固化过程中所产生的气泡和界面上的多孔性缺陷。环氧树脂固化物性能在很大程度上取决于固化剂,其种类繁多。(一)环氧树脂固化剂分类1.按化学结构分为碱性和酸性两类碱性固化剂:脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类。酸性固化剂:有机酸酐、三氟化硼及络合物。2.按固化机
24、理分为加成型和催化型两类加成型固化剂:脂肪胺类、芳香族胺类、脂肪环胺类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺。催化型固化剂:三级胺类和咪唑类。(二)环氧树脂固化剂的发展我国1998年环氧树脂产量为7.5万吨, 固化剂需求量约为2万吨, 实际的固化剂产量仅为1.2万吨, 生产厂家分布在沿海城市, 如天津、上海、江苏和浙江等地。例如:脂肪多胺:常州石化厂650吨/年间苯二胺:上海柒化八厂80吨/年T-31改性胺:江苏昆山助剂厂60吨/年低分子聚酰胺:天津延安化工厂200吨/年590#改性胺和593#改性胺:上海树脂厂17吨/年793#改性胺:天津合材所6吨/年SK-302改性胺:江阴颐山电子化
25、工材料厂5吨/年另外:B-系列固化剂,N-苄基二甲胺,DMP-30,801#改性胺,HD-236改性胺,GY-051缩胺,CHT-251改性胺,105#缩胺,810#水下固化剂,NF-841固化剂,703#改性胺等。(三)胺类固化剂1.胺类固化机理一级胺固化机理。若按氮原子上取代基()数目可分为一级胺、二级胺和三级胺;若按数目可分为单胺、双胺和多胺;按结构可分为脂肪胺、脂环胺和芳香胺。一级胺对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行,每一个活泼氢可以打开一个环氧基团,使之交联固化。芳香胺与脂环胺的固化机理与一级胺相似(伯胺、仲胺和叔胺)。与环氧基反应生成二级胺,与另一环氧基反应生成三级胺,生成的羟基
26、与环氧树脂反应。固化促进机理。在固化体系中加入含给质子基团的化合物如苯酚,就会促进胺类固化,这可能是一个双分子反应机理,即给质子体羟基上的固发氢首先与环氧基上的氧形成氢键,是环氧基进一步极化,有利于胺类的N对环氧基C+的亲核进攻,同时完成氢原子的加成。促进剂对环氧树脂和二乙烯二胺固化体系的凝胶化影响,例如乙二醇、甘油和苯酚使凝胶化时间缩短7min,12min和13min。2.脂肪胺(脂环胺)固化剂在室温很快固化环氧树脂,固化反应为放热反应。热量能进一步促使环氧树脂与固化剂反应,其使用期较短。胺类固化剂与空气中的CO2反应生成不能与环氧基起反应的碳酸铵盐而引起气泡的发生。脂肪胺对皮肤有一定刺激作
27、用,其蒸汽毒性很强。乙二胺(EDA)。反应活性大,在常温迅速固化环氧树脂但完全固化需4天左右。它和环氧树脂混合后发热量大,可使用期短,用量为8%。二乙烯三胺(DTA)和三乙烯四胺(TTA)。DTA和TTA是低粘度的浅黄色液体,在25一天内基本固化环氧树脂,4天内可以固化完全;在70-90固化,则性能较好。二乙烯三胺用量为9-12%,最佳用量12%;三乙烯四胺用量10-14%,最佳用量14%。N,N-二甲基氨基丙胺和N,N-二乙氨基丙胺。低粘度液体,加热催化固化,其固化物柔韧性好。胺类固化剂对环氧树脂胶抗剪强度的影响固化剂 乙二胺 二乙烯三胺 三乙烯四胺 650#聚酰胺用量(g) 8 10 12
28、 100剪切(kg/cm2) 室温1天 42 67 88 156室温2天 95 103 118 231室温3天 100 127 131 238室温4天 124 165 137 23880,3H 149 151 171 2443.芳香胺固化剂芳香胺指胺基直接与芳香环相连的胺类固化剂,其活性比脂肪胺低,要加温固化环氧树脂。间苯二胺(MPDA):呈白色晶体,熔点63,用量为14-15%,可使用期在25为8小时。固化条件:85,2H;175,1H。热变形温度(HDT)150。间苯二甲胺(MXDA):无色透明液体,凝固点12,使用方便,用量为16-20%,可室温固化。4,4-二氨基二苯砜(DDS):浅黄
29、色粉末,熔点178。其活性在芳香胺中最低。三氟化硼络合物(甲乙酮)可促进DDS固化,可使用期75为3H。固化条件125,2H;200,2H。热变形温度为175。4,4-二氨基二苯甲烷(DDM):白色结晶,熔点89。用量为27-30%,可使用期25为8H。固化条件80,2H;150,2H。热变形温度为148。4.改性胺固化剂改性脂肪胺。A、-羟乙基乙二胺(120#):乙二胺、二乙烯三胺在少量水存在下与环氧乙烷反应。粘性液体,其挥发性和毒性比乙二胺少1000倍以上。在室温快速固化环氧树脂,用量16-18%。B、二乙烯三胺与丁基缩水甘油醚的加成物593#固化剂,25粘度为0.2Pas,活性大,毒性低
30、,室温快速固化环氧树脂,固化物柔性好。用量为23-25%,与环氧树脂放热反应缓和,使用寿命约1小时。C、二乙烯三胺-丙烯腈共聚物(氰乙基化),591#固化剂。该加成物是浅黄色液体,毒性低,放热量小,使用寿命长,需要加热固化,固化条件:80,12h;用量为20-25%。D、GY-051缩胺:浅棕色液体,用量12-14%,固化条件:室温,48小时。改性芳香胺。590#固化剂是间苯二胺与环氧苯烷苯基醚缩合物。棕黑色液体,软化点20以下,用量为15-20%,可室温固化。改性多元胺。A、701#固化剂:苯酚甲醛己二胺缩合物,25-35%,室温固化4-8h。B、702#固化剂:苯酚甲醛间苯二胺缩合物,用量
31、23-35%,室温固化4-8h。C、703#固化剂:苯酚甲醛乙二胺缩合物,用量为36-42%,室温固化4-8h。D、706#固化剂:钛酸三异丙醇叔胺酯,棕黄色液体,用量为20-30%,固化:100,1h;140,2h。(四)酸酐类固化剂酸酐固化剂使用的配方体系粘度低,使用期长,如需高温固化,其固化物有良好热稳定性和电气性能。有机酸酐种类按结构可分为:芳香族酸酐、脂肪酸酐和卤化酸酐等类型。1. 酸酐类固化机理酸酐固化环氧树脂的反应,需要树脂/酸酐体系中少量的醇和水、游离酸等促进剂,经加热才能缓慢的固化。因此,酸酐并不直接与环氧基作用发生化学反应,必须打开酸酐的环。活泼氢对酸酐开环的影响。双酚A环
32、氧中含有羟基,可以打开酸酐。一羟基产生一个羧基,多元醇可以把两个酸酐分子连接起来,起到交联作用。加入含羟基化合物如乙二醇、甘油、含羟基的低分子聚醚等,可以加速开环反应,水可以使酸酐产生两个羧基,因此湿度对酸酐固化有影响。酯化反应:这是酸酐固化环氧树脂的主要反应,羧基与环氧基加成,生成酯基。酯化反应生成的羧基,进一步使酸酐开环,与环氧基反应,最后生成立体结构;在高温下,一些羧基可以催化环氧基开环,生成以醚键为主的结构。三级胺(叔胺)对酸酐开环的影响。三级胺与酸酐形成一个离子对,环氧基插入此离子对,羧基负离子打开环氧基,生成酯键,并产生一个新的阴离子。例如2-乙基-4甲基咪唑和2、4、6-(N,N
33、-二甲基氨甲基)苯酚即K-54#(国外称DMP-30#)。2. 酸酐固化剂的品种。顺丁烯二酸酐(MA)及改性物。A、顺丁烯二酸酐:白色晶体,熔点52.8。其酸性强,固化速度快,用量为20-40%,固化物较脆和有毒。B、70#酸酐:由丁二烯与顺丁烯二酸酐合成,毒性和挥发性小,用量为70-80%,固化条件是150,4H。天津津东化工厂生产的液体酸酐。浅黄色液体,粘度低。C、647#酸酐:由双环戊二烯与顺丁烯二酸酐合成。浅黄色液体,用量为80-90%。固化条件150-160,8H。天津津东化工厂生产。D、308桐油酸酐:由桐油改性的顺丁烯二酸酐。用量为100-200%,固化物柔软,延伸性好,耐热差。
34、固化条件:100-120,6-10H。E、甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐(MNA):浅黄色液体,熔点为12以下,用量为80%,其固化物HDT为160,粘度为138厘泊,沸点>250。芳香多元酸酐。芳香多元酸酐固化物具有耐酸碱耐热稳定性好的特点。A、均苯四甲酸二酐(PMTA):白色结晶,熔点为286,常温下不溶于树脂,与环氧树脂反应性极强。用量为4555%,固化物的热变形温度>200,作为耐高温胶粘剂。例如:618#环氧树脂 100均苯四甲酸二酐 59四氢糠醇 20将树脂预热75-89,倒入均苯四甲酸二酐,再混入四氢糠醇溶液,此混合液80有20min适用期。B、均苯四甲酸二酐与顺丁烯二
35、酸酐混合物:混合酸酐中均苯四甲酸二酐的量增加,固化物耐热性提高,混合料的使用期缩短。C、均苯四甲酸二酐与二元醇制成酸酐。(二苯醚四酸二酐)白色结晶,熔点为221-223,用量为60-75%,作为耐高温胶粘剂。邻苯二甲酸酐(PA):白色晶体,熔点128,用量为50-60%;固化条件:120,24H;160,4H。热变形温度为150;预先将环氧树脂加热至120,加入PA搅拌溶解。六氢邻苯二甲酸酐(HHPA):白色蜡状固体,熔点36;用量为85%,以2-乙基-4-甲基咪唑作促进剂,混合物先在90,2H;130,4H固化;热变形温度为143,其耐水性耐酸性良好。四氢苯二甲酸酐(THPA)与甲基四氢苯二
36、甲酸酐(MeTHPA或HK-021#):由丁二烯(异戊二烯)与顺丁烯二酸酐按双键加成反应而合成的。两种酸酐的用量约为60-90%,其异构体在室温下为液体。偏苯三甲酸酐(TMA):白色粉末,熔点为168,用量30-40%,固化条件:150/1小时。四溴苯二甲酸酐:黄色粉末,熔点为274-280,溴含量为69%,用量为140-150%;阻燃固化剂。聚壬乙酸酐(PAPA):是高分子量的脂肪酸酐,Mn=2-5千。熔点60,无锡蚕蛹化工厂生产。用量为70%,用三级胺促进,150固化4小时,延伸率100%,具有良好热稳定性(柔性良好)。(五)催化型固化剂催化型固化剂主要作用是打开环氧基,生成以醚键为主的均
37、聚物;其用量10%。催化型固化剂分为碱性和酸性两类:酸性可促进胺类固化,例如:BF3络合物、氯化亚锡等;碱性可促进酸酐固化,主要与芳香胺和低分子聚酰胺共用,例如:三级胺、咪唑化合物和双氰双胺。1. 三级胺固化剂。三级胺的固化机理:三级胺对环氧树脂(缩水甘油醚)的反应活性大,而对环氧化烯烃不起作用。其固化物主要以醚键为主,收缩率小。在三级胺上的N孤对电子进攻环氧基上的C+,形成负离子中心。此过程常是在羟基(如双酚A环氧中含有-OH)或其他给质子的催化下,使C-O键极化,有利于C+和三级胺形成离子对(链增长的活性中心)。第二个环氧基团可插入正负离子对中,形成负离子中心的转移并完成链终结。例如:三乙
38、胺催化苯基缩水甘油醚固化。决定三级胺活性的主要因素是N取代基的空间位阻效应,和N电子云密度,其中取代基的位阻效应对三级胺的活性更大。因此,脂肪一级胺在固化环氧树脂中,消耗活泼氢而转化为三级胺后,由于空间位阻大,不再已三级胺形式催化环氧基开环,就终止了反应。典型的三级胺固化剂。A、三乙胺(TEA):无色液体,用量为10-15%,室温6天固化。结构:N(C2H5)3。B、三乙醇胺(油状液体):用量为12-15%,80-100需2-4小时固化。结构:N(C2H2OH)2。C、苄基二甲胺:无色液体,用量10-15%,80-100需2-4小时固化。D、二甲氨基甲基苯酚(DMP-10#):油状液体,用量1
39、6%。E、2,4,6-(N,N-二甲基氨甲基)苯酚(DMP#-30):油状液体,用量为5-10%。2. 咪唑类固化剂。咪唑类在80-120固化环氧树脂,固化物热变形温度较高。咪唑:白色晶体,熔点90,用量6-8%,上海助剂厂生产。704#和705#固化剂。704#和705#分别是2甲基咪唑与环氧丙烷丁基醚、环氧丙基异辛基醚的加成物。室温为棕红粘稠液体,在80-120快速固化环氧树脂,用量分别为10%和15%。2-乙基-4甲基咪唑。棕红色液体,低毒,用量为6-10%。用该固化剂促进六氢苯酐固化环氧树脂,热变形温度(HDT)为143。3. 双氰双胺固化剂(潜伏性固化剂)双氰双胺是白色晶体,熔点20
40、8,毒性小,难溶于环氧树脂,需研磨成粉末,在混炼机中混炼使双氰双胺均匀分散。另外加入2-4%的SiO2,有助于双氰双胺均匀分散。双氰双胺在常温下较稳定,在150以上固化环氧树脂,其固化物的韧性好,热变形温度(HDT)为100-150,用量为6-12%,另加促进剂2-乙基-4甲基咪唑1-2%。双氰双胺的固化机理:N的活泼H和环氧基加成,生成N烷基氰基胍。4.三氟化硼络合物BF3在空气中易潮解,还有刺激腐蚀作用,在室温下大量放热,迅速固化。BF3一般制作成稳定的络合物,BF3胺类络合物活性较低,在高温下固化环氧树脂,用量为1-5%,100以下固化速度很慢,在120以上迅速固化,伴随大量放热。BF3
41、络合物的固化机理:受热分解放出H+,攻击环氧基活性中心转移到该环氧基上,和BF3络合物负离子形成离子对,引起链增长。5. 酮亚胺固化剂(水下固化剂)。酮亚胺是由脂肪族多元胺和酮反应而合成,呈无色低粘度液体,固化慢;常作为高固分环氧涂料和水中固化剂。酮亚胺与环氧树脂混合后不发生反应,只有吸收空气中的水分或在水中,才能固化环氧树脂。例如:701酮亚胺(35-45%),丙酮乙二胺酮亚胺(20-40%)等。(六)低分子聚酰胺1. 聚酰胺的合成。低分子聚酰胺是亚油酸二聚体或桐油酸二聚体与脂肪多胺如乙二胺、二乙烯三胺反应生成的琥珀色粘稠树脂。2. 低分子聚酰胺的牌号,固化剂名称。3. 低分子聚酰胺的性能。
42、低分子聚酰胺挥发性小,毒性低。其分子中含有各种极性基团如一级胺基、二级胺基和酰胺基;有较长的脂肪碳链,能起到一定的增韧作用,因此,作为室温固化剂,其固化物具有一定韧性。在室温下,低分子聚酰胺上的一级胺和二级胺的活泼H和环氧基加成,固化反应是不完全的,提高固化温度可以使环氧树脂固化较完全,若要缩短固化时间,可加入适当的促进剂1-3%的2,4,6-(N,N一二甲基氨甲基)苯酚即K-54(DMP#30)。聚酰胺用量多,体系柔性好,抗冲击性能好;环氧树脂(双酚A型)用量高,高温下胶接强度较高,耐化学试剂作用好。另外,聚酰胺的适用期长,容易操作。固化剂 固化温度(时间) 抗剪强度(kg/cm2)三乙烯四
43、胺 25,3天 8125,15天 11895,30分 222145,30分 245N,N-二乙氨基丙胺 40,16H 4940,16H+25,14天 5995,5H 227145,30分 284固化剂名称 性状 粘度(Pa.s) 胺值 用量 生产厂家200# 粘稠 20-80 215±15 40-100 天津延安化工厂300# 棕红液体 6-20 305±15 40-100 天津延安化工厂400# 棕红液体 15-50 200±20 40-100 天津延安化工厂203# 棕黄液体 1-5.0 200±20 40-100 天津延安化工厂500# 棕黄液体
44、2-7.0 400±20 40-100 天津延安化工厂600# 棕黄液体 0.1-0.3 600±20 20-30 天津延安化工厂650# 棕色液体 - 200±20 80-100 上海红旗造漆厂651# 浅黄液体 - 400±20 45-65 上海红旗造漆厂3051# 棕红液体 - 350±20 40-100 上海红旗造漆厂环氧树脂及其添加物的品种情况(四)环氧树脂及其添加物的品种情况(四)环氧树脂固化剂品种列表1. 脂肪胺和酯环胺(伯胺)固化剂名称 简称 用量% 胺值当量 粘度 热变形温度 25使用期 固化与性能 备注乙二胺 EDA 6-8
45、% 15 液 - 适用期短 室温4-7天120,3h110,2h 有刺激臭味淡黄液体,粘度低,要防止与环氧树脂共聚。二乙烯三胺 DTA 8-11% 20.7 5.6 95-115 26分 室温2-7天1002-4h 有刺激的淡黄色液,用量11-12%时热变形温度为119-124三乙烯四胺 TTA 13% 24.4 19.4 95 26分 室湿4天1002-4h 三乙烯四胺和四乙烯五胺的固化物特性类似于二乙烯三胺四乙烯五胺 TPA 14% 27 51.9 95-115 27分 室湿4天1002-4h N,N´-二乙氨基丙胺 DEAPA 8% 65 70 78-94 2h 68-804h
46、120,1h 毒性大,可作酸酐,聚酰胺类的促进剂,适宜于港注盖脘二胺 MDA 22% 43 19.0 148-158 8h 80,2h13030分 降低树脂粘度,适用期长,毒性小,易产生气泡N-(-氨乙基)哌嗪 - 24% 43 - 112 17分 20,3h再2001h 用于塑料工具制造,抗冲击毒性好。注:最常用的伯胺固化剂是DTA和TTA,DTA同EDA一样毒性大,反应放热高,适用期短,不宜于大型部件浇涛,其固化物可耐:20%HNO3,85%H2SO4,10%HU和1-2%NaOH;耐热性好,在350能耐15min,200经200h失重为3-4%。2.芳香胺类固化剂名称 简称 用量% 状态
47、 热变形温度 固化与性能 备注间苯二胺 MPDA 14-16% 浅黄晶体 150 85,2h175,1h 使用时要热熔融间苯二甲胺 MXDA 16-20% 透明液体 130-150 室温24h再加70,1h 使用寿命长二氨基二苯砜 DDS 27-30% 白色晶体 175 125,2h200,2h 活性低,加入BF3聚合进行促进二氨基二苯甲烷 DDM 27-30% 琥珀晶体 148 80,2h150,2h 毒性小,25使用期为8h3.改性胺类固化剂名称 用量% 状态 固化与性能 备注改性脂肪胺 -羟乙基乙二胺(120#) 16-18 淡黄液体(粘度大) 618#100 -羟乙基乙二胺(120#)
48、 16-18 淡黄液体(粘度大) 618#100120#16DAP15£ =84MPa 毒性比乙二胺小3400倍,吸水性高于乙二胺593# 23-25 淡黄液体100厘泊 室温固化 固化速度同DTA接近,毒性小,固化物弹性好591# 20-25 浅黄液体 80,12h 毒性低,使用寿命长GY-051缩胺 12-14 浅棕液体 室温,48h -改性醋胺 590# 15-20 棕黑液体 60-80,2h再150,2h或室温固化24h以上 -改性多元胺 701# 25-35 - 室温,4-8h -702# 25-35 - 室温,4-8h -703# 36-42 - 室温,4-8h -706
49、# 20-30 棕黄液体 100,1h,142,2h -4.酸酐类固化剂名称 简称 用量% 状态 热变形温度 固化与性能 备注芳香族酸酐 邻苯二甲酸酐 PA 50-65 白色晶体 128 120,24h160,4h 预热熔融加入固化放热小,适宜浅铸固化物耐酸性好偏苯三甲酸酐 TMA 30-40 白色晶体 168 150,1h180,4h 易水解,室温使用期3-4天均苯四甲酸二酐 PMDA 45-55 白色晶体 286 PMDA和MA混合比例0.85:1PMDA和二元醇制成酸性酸酐(2:1)苯酮四羟酸三酐 BTDA 25-50 白色晶体 228 BTDA和MA混合比例为0.85作为热压层材料,浇铸和密封胶脂环族酸酐 顺丁烯二酸酐 MA 30-40 白色晶体 53 160-200,2-4h, 加入乙二醇(170),甘油(214)提高耐热性 适用期为2-3天,固化物硬而脆070#酸酐 - 70-80 浅黄液体 - 150,4h丁二烯与MA缩聚 毒性和挥
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