環氧樹脂促進劑的作用

1. 環氧樹脂中只加固化劑不加促進劑會怎樣

晚上好，環氧樹脂單體中如果不加有機錫或者有機鋅做催化，單獨添專加脂肪胺或者屬芳香胺做固化交聯只是總體硬化速度會變得慢一些，對最終成品的各項物理性能影響可以忽略不計請酌情參考。促進劑（催化劑）是加速兩者交聯的一種助劑名稱它們通常不參與反應消耗——比如常見的191不飽和聚酯玻璃鋼如果不加藍水的環烷酸鈷而僅僅添加白水的過氧化甲乙酮也僅僅是在低溫條件下固化變慢而已。

2. 環氧樹脂固化劑

環氧樹脂是一類具有良好的粘接性、電絕緣性、化學穩定性的熱固性高分子材料,作為膠粘劑、塗料和復合材料等的樹脂基體,廣泛應用於建築、機械、電子電氣、航空航天等領域。環氧樹脂使用時必須加入固化劑,並在一定條件下進行固化反應,生成立體網狀結構的產物,才會顯現出各種優良的性能,成為具有真正使用價值的環氧材料。因此固化劑在環氧樹脂的應用中具有不可缺少的,甚至在某種程度上起著決定性的作用。環氧樹脂潛伏性固化劑是近年來國內外環氧樹脂固化劑研究的熱點。所謂潛伏性固化劑,是指加入到環氧樹脂中與其組成的單組分體系在室溫下具有一定的貯存穩定性,而在加熱、光照、濕氣、加壓等條件下能迅速進行固化反應的固化劑,與目前普遍採用的雙組分環氧樹脂體系相比,由潛伏性固化劑與環氧樹脂混合配製而成的單組分環氧樹脂體系具有簡化生產操作工藝,防止環境污染,提高產品質量,適應現代大規模工業化生產等優點。

環氧樹脂潛伏性固化劑的研究一般通過物理和化學的手段,對普通使用低溫和高溫固化劑的固化活性加以改進,主要採取以下兩種改進方法:一是將一些反應活性高而貯存穩定性差的固化劑的反應活性進行封閉、鈍化;二是將一些貯存穩定性好而反應活性低的固化劑的反應活性提高、激發。最終達到使固化劑在室溫下加入到環氧樹脂中時具有一定的貯存穩定性,而在使用時通過光、熱等外界條件將固化劑的反應活性釋放出來,從而達到使環氧樹脂迅速固化的目的。本文就國內外環氧樹脂潛伏性固化劑的研究進展作一基本概述。

1 環氧樹脂潛伏性固化劑

1.1 改性脂肪族胺類

脂肪族胺類固化劑如乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等是常用的雙組分環氧樹脂室溫固化劑,通過化學改性的方法,將其與有機酮類化合物進行親核加成反應,脫水生成亞胺是一種封閉、降低其固化活性,提高其貯存穩定性的有效途徑。

這種酮亞胺型固化劑與環氧樹脂組成的單組分體系通過濕氣和水分的作用而使酮亞胺分解成胺因此在常溫下即可使環氧樹脂固化。但一般固化速度不快,使用期也較短,原因是亞胺氮原子上的孤對電子仍具有一定的開環活性。為解決這一問題,武田敏之用羰基兩端具有立體阻礙基團的酮3-甲基-2 -丁酮與高活性的二胺1,3 二氨甲基環己烷反應得到的酮亞胺不僅具有較高的固化反應活性,而且貯存穩定性明顯改善。另外日本專利報道採用聚醚改性的脂肪族胺類化合物與甲基異丁基酮反應得到的酮亞胺也是一種性能良好的環氧樹脂潛伏性固化劑。脂肪族胺類固化劑通過與丙烯腈、有機膦化合物,過渡金屬絡合物的反應,也可使其固化反應活性降低,從而具有一定的潛伏性。

1.2 芳香族二胺類

芳香胺由於具有較高的Tg而受到重視,但由於其的劇毒性而限制了應用。經改性製得的芳香族二胺類固化劑則具有Tg高、毒性低、吸水率低、綜合性能好的優點。近年來研究較多的芳香族二胺類固化劑有二胺基二苯碸(DDS)、二胺基二苯甲烷(DDM)、間苯二胺(m PDA)等,其中以DDS研究得最多最成熟,成為高性能環氧樹脂中常用的固化劑。DDS用作環氧樹脂潛伏性固化劑時,與MP DA、DDM等芳香二胺相比,由於其分子中有強吸電子的碸基,反應活性大大降低,其適用期也增長。在無促進劑時,100克環氧樹脂配合物的適用期可達1年,固化溫度一般要達到200℃。為了降低其固化溫度,常加入促進劑以實現中溫固化。近年來為了改善體系的濕熱性能和韌性,對DDS進行了改性,開發出多種聚醚二胺型固化劑,使得它們在乾燥時耐熱性有所降低,這些二胺因兩端胺基間的距離較長,造成吸水點氨基減少,並且具有優良的耐沖擊性。

1.3 雙氰胺類

雙氰胺又稱二氰二胺,很早就被用作潛伏性固化劑應用於粉末塗料、膠粘劑等領域。雙氰胺與環氧樹脂混合後室溫下貯存期可達半年之久。雙氰胺的固化機理較復雜,除雙氰胺上的4個氫可參加反應外,氰基也具有一定的反應活性。雙氰胺單獨用作環氧樹脂固化劑時固化溫度很高,一般在150～170℃之間,在此溫度下許多器件及材料由於不能承受這樣的溫度而不能使用,或因為生產工藝的要求而必須降低單組分環氧樹脂的固化溫度。解決這個問題的方法有兩種,一種是加入促進劑,在不過分損害雙氰胺的貯存期和使用性能的前提下,降低其固化溫度。這類促進劑很多,主要有咪唑類化合物及其衍生物和鹽、脲類衍生物、有機胍類衍生物、含磷化合物,過渡金屬配合物及復合促進劑等,這些促進劑都可以使雙氰胺的固化溫度明顯降低,理想的固化溫度可降至120℃左右,但同時會使貯存期縮短,而且耐水性能也會受到一定的影響。

另一種降低單組分環氧樹脂固化溫度的有效方法是通過分子設計的方法對雙氰胺進行化學改性。在雙氰胺分子中引入胺類,特別是芳香族胺類結構,以制備雙氰胺衍生物,如瑞士Ciba Geigy公司開發的HT 2833,HT 2844是一種用3,5 二取代苯胺改性的雙氰胺衍生物,其化學結構式如下:

據報道,此類固化劑與環氧樹脂相溶性較好,貯存期長,固化速度快,在100℃下固化1h,剪切強度可達25MPa,150℃固化30min,剪切強度可達27MPa。日本旭化成工業公司研製的粉末塗料專用固化劑AEHD-610,AEHD-210也是一種改性雙氰胺衍生物。另外,日本有採用芳香族二胺如4,4』 二氨基二苯甲烷(DDM),4,4』 二氨基二苯醚(DDE),4,4』 二氨基二苯碸(DDS),對二甲苯胺(DMB)分別與雙氰胺反應製得其衍生物的報道。上述引入苯環後的雙氰胺衍生物與雙酚A型環氧樹脂的相溶性與雙氰胺相比明顯增加,與E 44環氧樹脂組成的單組分體系在室溫貯存期長達半年之久,固化溫度均低於雙氰胺。

國內有關對雙氰胺進行化學改性得到雙氰胺衍生物的報道較少,溫州清明化工採用環氧丙烷與雙氰胺反應製得了雙氰胺MD 02,其熔點154～162℃,比雙氰胺的熔點(207～210℃)低了45℃左右,採用100份E 44環氧樹脂,15份MD 02和0 5份2 甲基咪唑組成的配方,150℃下凝膠的時間為4min。用苯胺 甲醛改性雙氰胺所得的衍生物與雙酚A型環氧樹脂混溶性增加,在丙酮和酒精的混合溶液中有良好的溶解性,且反應活性增加,貯存性也較長。

1.4 咪唑類

咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑類固化劑是一類高活性固化劑,在中溫下短時間即可使環氧樹脂固化,因此其與環氧樹脂組成的單組分體系貯存期較短,必須對其進行化學改性,在其分子中引入較大的取代基形成具有空間位阻的咪唑類衍生物,或與過渡金屬Cu、Ni、Co、Zn等的無機鹽反應生成相應的咪唑鹽絡合物,才能成為在室溫下具有一定貯存期的潛伏性固化劑。對咪唑類固化劑進行化學改性的方法很多,從反應機理上來看,主要有兩種:一種是利用咪唑環上1位仲胺基氮原子上的活潑氫對其進行改性,這類改性劑有異氰酸酯、氰酸酯、內酯等,改性後所得的咪唑類衍生物具有較長的貯存期和良好的機械性能。另一種方法是利用咪唑環上3位N原子的鹼性對其改性,使它與具有空軌道的化合物復合,這類物質包括有機酸、金屬無機鹽類、酸酐、TCNQ、硼酸等。其中金屬無機鹽類一般是含具有空軌道的過渡金屬離子,如Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Co2+等,它們與咪唑形成配位絡合物,具有很好的貯存性,而在150～170℃迅速固化,但無機鹽類、有機酸及其鹽類等的引入,將會破壞原咪唑固化產物的耐水解性和耐濕熱性。

國內對咪唑類潛伏性固化劑的研究較少,國外市場則相對較多。日本第一工業制葯株式會社將各種咪唑與甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六次甲基二異氰酸酯(HDI)反應製成封閉產物,減弱了咪唑環上胺基的活性,有較長使用期,當溫度上升到100℃以上,封閉作用解除,咪唑恢復活性,環氧樹脂固化。

1.5 有機酸酐類

有機酸酐類固化劑與雙氰胺相似,具有較好的貯存穩定性,盡管固化溫度較高,可是固化產物的力學性能、介電性能和耐熱性能均較好。不過這類固化劑由於酸酐鍵容易水解的緣故而耐濕性較差,並且不容易進行化學改性,因此一般採用添加促進劑的方法降低有機酸酐類固化劑的固化溫度。有機酸酐類固化劑常用的固化促進劑包括叔胺和叔胺鹽,季膦鹽,路易斯酸-胺絡合物,乙醯丙酮過渡金屬絡合物等。

1.6 有機醯肼類與雙氰胺一樣,有機醯肼也是一種高熔點固體,但其固化溫度比雙氰胺低。有機醯肼與環氧樹脂組成的單組分環氧樹脂膠體系的貯存期可達4個月以上,常用的有機醯肼化合物有:琥珀酸醯肼、己二酸二醯肼、癸二酸醯肼、間苯二甲酸醯肼和對羥基安息香酸醯肼(POBH)等。不同種類的有機醯肼固化溫度不盡相同,由於其固化溫度較高,故常加入促進劑來降低固化溫度,所用的促進劑與雙氰胺基本相同。

1.7 路易斯酸

胺絡合物類路易斯酸 胺絡合物是一類有效的環氧樹脂潛伏性固化劑,由BF3、AlCl3、ZnCl2、PF5等路易斯酸與伯胺或仲胺形成絡合物而成。作為環氧樹脂的固化劑,這類絡合物常溫下相當穩定,而在120℃時則快速固化環氧樹脂,其中研究最多的是三氟化硼-胺絡合物。據報道,一種合成的新型三氟化硼-胺絡合物BPEA-2具有良好的潛伏性、粘接性能和韌性。路易斯酸 胺絡合物也是酸酐類和芳香胺類潛伏性固化劑常用的促進劑。

1.8 微膠囊類

微膠囊類環氧樹脂潛伏性固化劑實際上是利用物理方法,將室溫雙組分固化劑採用微細的油滴膜包裹,形成微膠囊,加入到環氧樹脂中後將固化劑的固化反應活性暫時封閉起來,而通過加熱、加壓等條件使膠囊破裂,釋放出固化劑,從而使環氧樹脂固化。微膠囊類環氧樹脂潛伏性固化劑的成膜劑包括纖維素、明膠、聚乙烯醇、聚酯、聚碸等,由於制備工藝要求嚴格,膠囊膜的厚度對貯存、運輸和使用會帶來不同程度影響。

2 結語

雖然環氧樹脂潛伏性固化劑的種類很多,但是每種類型的固化劑都有一定的優點和缺點,到目前為止,仍然沒有發現一種性能特別優良,十分理想的潛伏性固化劑。目前環氧樹脂潛伏性固化劑的研究主要集中在雙氰胺類,咪唑類和芳香族二胺類固化劑。同時在達到潛伏性固化劑使用中降低固化溫度、縮短固化時間、延長適用期的要求的基礎上,進一步解決環氧樹脂固化產物耐水、耐熱,以及提高韌性等問題,也是今後環氧樹脂潛伏性固化劑研究的重點。不僅如此,隨著人們對環境保護意識的提高,低毒和無毒的環保型環氧樹脂潛伏固化劑的研究也是必然的趨勢。

3. 環氧樹脂128與固化劑，促進劑的使用配方

環氧樹脂的固化是縮合反應，固化過程中會有水分子放出，固化速度可能太快了，氣泡還沒泡完就固化了，固化劑和促進劑的比例可能多了。適當降低固化時的溫度

4. 環氧樹脂固化促進劑有哪些

環氧樹脂固化劑一般都有自己的牌號，D-8
酮醛環氧化合物與脂肪族多元胺加成物，粘度低，固化速度適中，塗料適用期廠。塗裝方便，形成的塗膜有良好的防腐性能，但是顏色較深

T—31改性胺，
酚醛 －胺加成物，粘度大，固化速度快，可水下固化。但塗膜較脆

591#
二乙烯三胺一丙烯腈共聚物（ B氰乙基化）， 淺黃色液體，毒性低，放熱量小，使用壽命長，需要加熱固化，固化條件：80℃，12h;用量為20—25%。

GY—051
縮胺 淺棕色液體，用量12—14%，固化條件：室溫，48小時h。

590#
間苯二胺與環氧苯烷苯基醚縮合物 棕黑色液體，軟化點20℃以下，用量為15—20%，可室溫固化。

701#
苯酚甲醛己二胺縮合物 25—35%，室溫固化4—8h。

702#
苯酚甲醛間苯二胺縮合物 用量23—35%，室溫固化4—8h。

703#
苯酚甲醛乙二胺縮合物 用量為36—42%，室溫固化4—8h

706#固化劑
鈦酸三異丙醇叔胺酯 棕黃色液體，用量為20—30%，固化：100℃，1 h；142℃，2h。

120#：
乙二胺、二乙烯三胺在少量水存在下與環氧乙烷反應。 粘性液體，其揮發性和毒性比乙二胺少10003倍以上。在室溫快速固化環氧樹脂，用量16—18%

593
二乙烯三胺與丁基縮水甘油醚的加成物 25℃粘度為0.2 Pa.s，活性大，毒性低，室溫快速固化環氧樹脂，固化物柔性好。用量為23—25%，與環氧樹脂放熱反應緩和，使用壽命約1小時。

70#酸酐
由丁二烯與順丁烯二酸酐合成 毒性和揮發性小，用量為70—80%，固化條件是150℃，4H。天津津東化工廠生產的液體酸酐。淺黃色液體，粘度低。

647#酸酐 由雙環戊二烯與順丁烯二酸酐合成。 淺黃色液體，用量為80—90%。固化條件150—160℃，8H。天津津東化工廠生產。

308桐油酸酐
由桐油改性的順丁烯二酸酐。 用量為100—200%，固化物柔軟，延伸性好，耐熱差。固化條件：100—120℃，6—10H。

704#
2甲基咪唑與環氧丙烷丁基醚加成物 室溫為棕紅粘稠液體，在80—120℃快速固化環氧樹脂，用量為10%

705#
2甲基咪唑與環氧丙基異辛基醚的加成物 室溫為棕紅粘稠液體，在80—120℃快速固化環氧樹脂，用量15%

5. 請教個問題 在環氧樹脂中加入促進劑能不能減少固化劑的用量

不能，因抄為促進劑說白了就是催化劑，是起到促進作用，促進劑本身並不能完全代替固化劑，打個比方，就像菜裡面的鹽不能代替菜一樣，如果固化劑量不夠，會導致固化不充分，產品性能下降很多。部分促進劑如咪唑類，本身也能固化環氧樹脂，但用量就很不一樣了，所以不能因為加了促進劑就減少固化劑。菲凡士的朋友告訴我的，嘿嘿··小小的賣弄下

6. 環氧樹脂固化劑促進劑的問題

不能，因為促進劑說白了就是催化劑，是起到促進作用，促進劑本身並不能完全代替固化劑，打個比方，就像菜裡面的鹽不能代替菜一樣，如果固化劑量不夠，會導致固化不充分，產品性能下降很多。部分促進劑如咪唑類，本身也能固化環氧樹脂，但用量就很不一樣了，所以不能因為加了促進劑就減少固化劑。

7. 作為環氧樹脂促進劑BDMA（NN-二甲基苄胺）可以與酸酐先混合好，然後存儲，等到用的時候再拿出來用嗎

早上好，通常條來件下不能。環氧自樹脂和不飽和聚酯相似用於純酸酐的酸性熱固化體系時環氧單體、催化劑和固化劑三種成份都必須是分開來放置的，BDMA是一種高活性催化劑不能直接與固化劑預先互溶特別是比較常見的四氫或者六氫鄰苯二甲酸酐，它一般都是只能與環氧單體預先混合均質後再加入固化劑升溫交聯類似酚醛和MF這些熱固樹脂請酌情參考。其他的如叔胺季銨鹽、有機錫和納米二氧化鈦等等也都是只做單體互溶，需要時才重新加入酸酐（說是催化劑其實就是雙交聯罷了，比如E-51是先在冷態下與胺類生成預聚體再通過酸酐一步升溫達到完全硬化過程，BDMA因可以降低酸酐的固化溫度而被稱為催化劑）。

8. 可以加入促進劑那環氧樹脂嗎

不能，抄因為促進劑說白了就是催化劑，是起到促進作用，促進劑本身並不能完全代替固化劑，打個比方，就像菜裡面的鹽不能代替菜一樣，如果固化劑量不夠，會導致固化不充分，產品性能下降很多。部分促進劑如咪唑類，本身也能固化環氧樹脂，但用量就很不一樣了，所以不能因為加了促進劑就減少固化劑。

9. 環氧樹脂的促進劑的作用

在放入固化劑之前必定要兌入促進劑。簡單的說就是固化的快一些，應該嚴格按照比例和氣溫條件加入，避免固化速度過快溫度過高開裂。

10. 環氧樹脂促進劑種類有哪些

環氧樹脂促進劑種類有哪些
環氧樹脂固化劑一般都有自己的牌號，D-8
酮醛環氧化合物與脂肪族多元胺加成物，粘度低，固化速度適中，塗料適用期廠。塗裝方便，形成的塗膜有良好的防腐性能，但是顏色較深