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詳細介紹固化劑的分類及性能

發布時間:2013-08-13 來源: 環球塑化網 專題: 材料研發 打印

環球塑化網www.PVC123.com訊:

   熱固性樹脂的固化機理各不相同,所選用的固化劑也應不同。環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂,這三大熱固性塑料的固化劑列舉于下。

  (一)環氧樹脂

  環氧樹脂用的固化劑品種較多,按化學結構可分為:胺類、酸酐類、聚合物類、咪唑類及潛伏性固化劑。

  1.胺類固化劑

  胺類是環氧樹脂常用的一類固化劑,它包括脂肪族胺、芳香族胺及改性胺類。

  (1)脂肪族胺:脂肪族胺為最常用的環氧樹脂固化劑,常溫下與縮水甘油醚型環氧樹脂反應較快、放熱量大、適用期短,一般有毒,其毒性隨分子量增大而碘減小,用脂肪胺固化的環氧樹脂韌性好、粘接性較好,但耐熱耐溶劑等性能較差。

  (i)乙二胺(EDA)

  無色或淡黃色液體、呈堿性、有毒、易燃、有氨味,在空氣中發煙、能與水和醇任意混溶、與水作用生成水合物。

  乙二胺每一個分子中含有四個活潑氯,可與四個環氧基起反應。由于它的粘度低可室溫固化,使用方便,但乙二胺揮發性大,固化時放熱量大,使用壽命短,固化后樹脂的機械強度和熱變形溫度都較低。

  (ii)二乙烯三胺(DTA)

  無色或淡黃色粘稠液體,呈強堿性,易吸收空氣中的水份和二氧化碳,與水和醇能混溶而不溶于醚。二乙烯三胺分子中含有五個活潑氫,反應能力強,使用期限短。

  (iii)三乙烯四胺(TET)

  淺黃色粘稠液體,呈強堿性,能與水和有機溶劑相混溶,在空氣中能吸收二氧化碳,有毒易燃。

  (2)芳香族胺:用芳香胺固化后的環氧樹脂團存在穩定的苯環,故熱變形溫度校高。

  (i)間苯二胺(DPDA)

  白色或淺紅色結晶,置于空氣中或見光后會變色,溶于水和醇。用間苯二胺固化后的環氧樹酯耐熱、耐化學性優良、機械強皮高,主要用于層壓制品。

  (ii)苯二甲胺(MXDA)

  無色透明液體,凝固點12℃,因在常溫下是液體,故比一般芳香胺固化劑的使用方便,使用期限較長,并可常溫固化。

  (iii)4,4'二氨基二苯砜(DDS)

  白色或淺黃色結晶性粉末,可溶于醇、丙酮、稀鹽酸而難溶于水。其特點是混合后粘度高,使用期限長。

  (iv)4,4'次甲基二苯胺(MDA)

  淡黃色粉末、熔點l01℃、它和間苯二胺一樣可以溶解于熱樹脂中。

  (3)改性胺類:

  (i)590固化劑

  590固化劑是由間苯二胺經部分與環氧丙烷苯基醚縮合而得的一種衍生物,呈黃包至棕黑色粘稠液體,軟化點為20℃以下。由于間苯二胺是固體,故須在63℃以上才與樹脂相混,因溫度高固化反應加速,而使用壽命短,同時操作也不方便。但用590固化劑就無上述問題。

  (ii)59l 固化劑

  59l固化劑是二乙烯三胺與丙烯腈反應,經氰乙化后的產物,這是一種強黃色液體。由于氰乙化產物固化時放熱溫度低,故使用期限提高一倍以上,固化后產品抗沖性能及耐溶劑性能較好,而且毒性低,可代替乙二胺,主要用于粘合及層壓制品方面。

  (iii)593固化劑

  593固化劑是由二乙烯三胺和環氧丙烷丁基醚在一定溫度下加成反應的產物,在室溫下呈淡黃色粘性透明液體,能溶于醇類及極性溶劑,與水有一定的互溶性。

  593固化劑是脂肪胺改性體,粘度低,使用方便,它的分子結構中具有較多氮原子及活潑氫還有對活潑性影響很大的醚鍵,故在室溫下固化。固化速率與二乙烯三胺相似,但放熱較緩

  慢,使用壽命約1小時。593固化劑呈線型長鏈故與環氧樹脂

  固化后塑料制品就有很好的彈性。此外七的標性低。 由于593

  分子鏈長、沸點高、蒸氣壓低,在空氣中濃度低,故對人體的危險

  性很小。

  (iv)120固化劑

  120固化劑是乙二胺與環氧乙烷加成后的產物,在室溫下呈淡黃色粘性液體,它的毒性比乙二膠小六倍。其缺點是粘度較大,凝膠時間快,并容易吸潮。

  (v)咪唑類固化劑

  咪唑類固化劑是一種較為理想的中溫固化劑,固化產物的熱變形溫度較高,在室溫下以過冷液體狀出現,溶于水和乙醇,微溶于乙醚,可直接與樹脂混合。因瞇唑化合物是胺類中溫固化劑,在室溫下無揮發物,氣味小,毒性低,并有較長的使用期,故操作方便,可應用于澆注、粘接和玻璃鋼等領域。

  (vi)低溫固化劑T31

  T31環氧低溫固化劑是胺類與其他化合物的縮聚物,為棕色的透明粘狀物,由華東化工學院研制。它能在0℃及高濕度環境中施工,性能優于脂肪族胺類固化劑。

  2.酸酐類固化劑

  胺類固化劑雖能在常溫下固化環氧樹脂,操作工藝簡便、副作用小,但如要求較高的機械強度及較好的耐熱性和耐磨性,就應選用酸酐類固化劑。酸酐類固化劑一般都帶有刺激性,除少數在室溫下呈液體外絕大多數為易升華的固體,故操作不便,但因固化后的產物具有較好的物理性熊、耐熱性和電性能,因此在電氣領域中的用途越來越大。

  (1)順丁炳二酸酐(MA)

  白色結晶體,也稱失水蘋果酸酐。溶于水、丙酮、三氯甲烷和醚,微溶于石油醚,受熱升華。用順丁烯二酸酐固化時放熱溫度低,因此使用期限長。

  (2)鄰苯二甲酸酐(PA)

  白色有光澤的針狀結晶,熔點130℃(升華),溶于醇,微溶于水和二硫化碳,難溶于醚。用它固化時放熱量小,溫度低,使用壽命長,操作方便。

  (3)內次甲基四氫鄰苯二甲酸酐(NA)

  白色結晶體,由環戊二烯與順丁烯二酸酐進行雙烯加成反應制得。它與環氧樹脂混合后使用期長,需較高的溫度(120-130℃).當混合物低于80℃時,固化劑易從樹脂中析出。

  (4)均苯四甲酸酐(PMDA)

  白色固體粉末,是一種比較活潑的固化劑。常與鄰苯二甲酸酐或內次甲基四氫鄰苯二甲酸酐混合使用,其主要特點是熱穩定性好。

  (5)六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)

  玻璃狀固體,能與苯、甲苯、丙酮、四氯化碳、

  乙醇和乙酸乙酯等相混溶。其特點是熔點低,在室溫下能溶

  解于液態樹脂,可在室溫下操作、毒性低。主要用于淺色或透明

  材料。

  (6)聚壬二酸酐(PAPA)

  淺黃色粉末,使用時有較好的流動性和混溶性,加熱固化時有微量的醋酸氣味放出。聚壬二酸酐在室溫下與環氧樹脂混溶以后可放置一星期,因此適用于澆鑄件。

  (7)改性酸酐

  目前國外的改性酸酐固化劑品種繁多,如NA酸酐的改性物是六氯內次甲基四氫苯二甲酸酐(HET)。白色結晶粉末,有良好的耐熱、耐燃性。

  3.其它類型固化劑

  (1)合成樹脂類:酚醛樹脂、脲醛樹脂、苯胺樹脂、糠醛樹脂、聚酰胺等也可用作環氧樹脂的固化劑。苯酚甲醛樹脂作環氧樹脂固化劑時主要用于層壓,澆鑄等方面,可加芐基二甲胺這類胺促進劑加速固化。低分子星聚酰胺樹脂能與環氧樹脂混合(用量50% 左右),在低溫下也能與環氧樹脂反應,產品的撓曲性要比用多胺固化劑好,也是環氧樹脂所常用的固化劑。

  (2)潛伏性固化劑:潛伏性固化劑起延長胺類固化劑使用壽命的作用。大多數胺類固化劑的使用壽命短;但若用硼化物如氟化硼和胺類的絡合物,由于氮化硼與胺類的結合根牢就使胺類變成不活潑,可是在熱處理時隨著氟化硼的析出膠類又起固化劑作用,所以這種固化劑有潛伏固化的作用,稱潛伏性固化劑。常用的潛伏性固化劑有氟化硼乙胺絡合物,它容易吸潮,故稱量要迅速。其它的潛伏性固化劑還有:

  (i)594硼胺固化劑

  黃色至褐色樹脂狀液體,屬非對稱型硼酸酯。

  (ii)595硼胺固化劑

  無色或黃色透明液體,25℃時粘度為有較高的熱穩定性和韌性,揮

  發性小,對皮膚和呼吸道的刺激也小.

  (3)含金屬元素固化劑:這是一類新型環氧樹脂固化劑,其主要優點是固化后的環氧樹脂具有優良的機械強度和耐熱性。

  (二)酚醛樹脂

  酚醛樹脂用的固化劑有:

  1.苯磺酰氮

  無色透明油狀液體,能與醚、醇混溶,遇水分解,有毒性和腐蝕性。

  2.對甲笨磺酰氮

  白色結晶,見光變色。溶于苯、醚、醇而不溶于水。

  3.十二烷基苯磺酸

  棕色或淺黃色透明粘稠液體,無揮發性和刺激性,是一種強酸,PH值為1-2.它的鈣鹽、鉛鹽和鋇鹽能溶于水。

  4.硫酸乙酯

  硫酸乙酯系由無水乙醇一份與濃硫酸二份配制而得,一般均自行配制,因制備方便、成本低、故應用廣泛。硫酸乙酯的酸度較高,加入樹脂中的固化速度也較快,施工時間較短。它的加入量與氣候有關,且固化物的機械性能較差。

  5.石油磺酸

  石油磺酸系由直餾煤油經磺化而得,具有良好的表面活性,呈褐色粘性液體,易溶于水、乙醇、丙酮等。它的酸性不高,固化速度適中,施工方便,除有少量油味外無刺激性氣味與樹脂易混勻,故它是一種高效低毒的酚醛樹脂固化劑。用含水量低于15%的石油磺酸固化,所得到的固化物耐蝕件和物理機械性能均可接近、甚至優于用對甲苯磺酰氯、苯磺酰氯固化劑的酚醛樹脂固化物,而遠比用硫酸乙酯固化劑的固化物好。

  (三)不飽和聚酯

  1.過氧化物固化劑

  (1)酮過氧化物,它是一種過氧化物的混合物

  (i)過氧化甲乙酮:過氧化甲乙酮廣泛用于不飽和聚酯的室溫固化,由于純過氧化酮類受震動時不穩定,一般都把它們配制成鄰苯二甲酸二甲酯的糊狀物。

  (ii)過氧化環己酮:過氧化環己酮是一種白色或淺黃色針狀結晶或粉末,可溶于乙酸、石油醚、醇、苯和丙酮。它有強氧化性,與還原物接觸易引起爆炸。

  (2)過氧化苯甲酞(BP0)、過氧化二異丙苯(DCP),過氧化二特丁基(DTBP)等也都是不飽和聚酯樹脂中較常用的固化劑,它們又可用作熱塑性樹脂的交聯劑。

  2.偶氮化合物固化劑

  作固化劑用的偶氮類化合物有:

  (1)2, 2'—偶氯雙(異丁腈)

  (2)2—特丁基偶氮2—氰基丁烷

  (3)1—特丁基偶氯1-氰基環己烷

  (4)2—特丁基偶氮異丁腈

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