環氧固化劑

化學品簡介

一、環氧樹脂固化劑分類

1鹼性固化劑：脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、雙氰雙胺、咪唑類、改性胺類。

2酸性固化劑：有機酸酐、三氟化硼及絡合物。

1加成型固化劑：脂肪胺類、芳香族、脂肪環類、改性胺類、酸酐類、低分子聚醯胺和潛伏性胺。

2催化型固化劑：三級胺類和咪唑類。

二、典型環氧樹脂固化劑固化機理

(一)．胺類固化機理
1.一級胺固化機理
若按氮原子上取代基（R）數目可分為一級胺、二級胺和三級胺；若按N數目可分為單胺、雙胺和多胺；按結構可分為脂肪胺、脂環胺和芳香胺。
一級胺對環氧樹脂固化作用按親核加成機理進行，每一個活潑氫可以打開一個環氧基團，使之交聯固化。芳香胺與脂環胺的固化機理與一級胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）　① 與環氧基反應生成二級胺② 與另一環氧基反應生成三級胺　③ 生成的羥基與環氧樹脂反應
2.固化促進機理：在固化體系中加入含給質子基團的化合物如苯酚，就會促進胺類固化，這可能是一個雙分子反應機理，即給質子體羥基上的固發氫首先與環氧基上的氧形成氫鍵，是環氧基進一步極化，有利於胺類的N對環氧基的親核進攻，同時完成氫原子的加成。
(二).有機酸酐固化劑特點和反應機理
酸酐類固化劑優點：1.揮發性小，毒性低，對皮膚的刺激性小；2.對環氧樹脂的配合量大，與環氧樹脂混熔後粘度低，可以加入較多的填料以改性，有利於降低成本；3.使用期長，操作方便。缺點:：1.由於固化反應較慢，收縮率較小；2.所需的固化溫度相對比較高，3.不易改性；4.貯存時易吸濕生成游離酸造成不良影響(固化速度慢、固化物性能下降)；5.固化產物的耐鹼、耐溶劑性能相對要差一些。
這一類固化反應以有無促進劑的存在分成兩種形式
(I)、在無促進劑存在時，首先環氧樹脂中的羥基與酸酐反應，打開酸酐，然後進行加成聚合反應，其順序如下：(1)羥基對酸酐反應，生成酯鍵和羧酸；(2)羧酸對環氧基加成，生成羥基；(3)生成的羥基與其他酐基繼續反應。這個反應過程反覆進行，生成體型聚合物。另外，在此種體系中，由於處於酸性狀態，與上述反應平行進行的反應是別的環氧基與羥基的反應，生成醚鍵。從上述機理中可以看出，固化物中含有醚鍵和酯鍵兩種結構，而且反應速度受環氧基濃度、羥基濃度的支配。
(II)、在促進劑存在的條件下，酸酐固化反套用路易斯鹼促進。促進劑(一般採用叔胺)對酸酐的進攻引發反應開始，其主要反應有：(1)促進劑進攻酸酐，生成羧酸鹽陰離子；(2)羧酸鹽陰離子和環氧基反應，生成氧陰離子；(3)氧陰離子與別的酸酐進行反應，再次生成羧酸鹽陰離子。這樣，酸酐與環氧基互動反應，逐步進行加成聚合。在促進劑路易斯鹼存在的條件下，生成的鍵全是酯鍵，未發現如同無促進劑存在時所生成的醚鍵。在促進劑存在時，環氧樹脂的固化速度也受體系內羥基濃度的支配。因此，添加促進劑對液態環氧樹脂非常有效，120～150℃即能完成固化反應。但對於固態環氧樹脂，則要充分注意適用期非常短的問題。在促進劑不存在時，從理論上講，應當一個環氧基對一個酸酐，而實際上僅用化學理論量的80%～90%就足夠了。在促進劑存在時，酸酐用量為化學理論量。
(三).咪唑類固化劑的反應機理
咪唑類固化劑分子結構中存在著1位仲胺氮原子和3位叔胺氮原子,它對環氧樹脂進行固化反應時,一般認為是咪唑環上3位氮原子首先使環氧樹脂中的環氧基開環,當1位氮原子上存在氫原子時,發生氫質子轉移,然後1位氮原子再與環氧樹脂反應,形成1:2加成產物;而當1位氮原子上存在取代基時,1位氮原子不與環氧脂反應,僅3位氮原子使環氧樹脂中的環氧基開環形成1:1加成產物。在上述2種情況下,最後環氧基開環產生的氧負離子繼續催化環氧樹脂開環聚合。

環氧固化劑

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