环氧树脂的固化剂及固化机理
在工业中应用最广泛的固化剂有胺类、酸酐类和含有活性基团的合成树脂。
一、有机胺类固化剂
特点:常温固化,速度快,放热量大,使用期短。
典型的有机胺类固化剂:乙二胺,二乙烯三胺,三乙烯四胺,四乙烯五胺,间苯二胺,4,4’-二氨基二苯甲烷,4,4’-二氨基二苯砜。
胺的固化机理:
(一)伯胺和仲胺。通过亲核加成反应进行。
(二)叔胺
能促使环氧基开环,按离子型聚合。
常见的品种:DMP-30,粘稠液体,7-8%可使E-51常温固化。
伯胺、仲胺固化剂用量计算:
已二胺、二乙烯三胺使用较多,因有挥发等因素,固化剂的用量可比理论量多0~20%。
多元胺固化的环氧树脂漆,在25℃时漆膜一般在1天内即可干燥,但漆膜彻底干燥需要7天以后。图6.2为胺固化环氧清漆的漆膜固化过程。
图6.2 胺固化环氧清漆的漆膜固化过程。环氧树脂的环氧当量500,固化剂三乙烯四胺
施工注意事项:
1.“泛白”问题。熟化。2.流平性很差,桔皮,缩边。加入环氧树脂5%用量的丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂。
二、有机酸酐固化剂
大多数酸酐必须烘烤才能固化,固化放热量低,常温使用期长。固化产物机械强度,耐热性较好。
(一)固化机理
高温条件下,还能发生环氧基和羟基的醚化反应:
(二)酸酐固化的催化
叔胺等对酸酐固化环氧有明显的催化作用,其机理如下:
由于反应中间产物能进一步打开环氧基使链增长,故用酸酐固化环氧可不按化学平衡方程式计算,应对具体酸酐进行试验后决定。
100克环氧树脂中酸酐添加量W
C:0.85(几乎所有酸酐,除含氯酸酐);0.6(含氯酸酐);1.0(有机胺催化)
(三)低分子量聚酰胺
植物油酸的二聚体或三聚体和多元胺的反应产物,是一种琥珀色粘稠状树脂,室温下能固化环氧树脂。
由于聚酰胺分子结构中有较长的脂肪酸碳链,固化产物具有很好的弹性。
环氧树脂/聚酰胺(质量比) |
清漆漆膜特性 |
1/1 |
漆膜具有极好的弹性 |
2/1 |
漆膜性能全面 |
3/1 |
抗化学品性、抗溶剂性优良 |
聚酰胺环氧树脂漆施工性能好,漆膜不易产生桔皮、泛白病态;漆的施工时限较长,对人体毒性较小。可以水下施工。
聚酰胺环氧树脂漆可以在常温下固化。若采用烘干,可以缩短干燥时间,同时漆膜性能有明显提高。如在常温下,漆膜彻底干燥需要7~10天,而在60℃烘干时只需4~5小时。
图6.3 烘干温度与固化程度的关系
(四)合成树脂类固化剂
1.酚醛树脂
酚醛树脂具有羟甲基和酚基,能与环氧基团反应。
需高温烘烤固化(150~200℃)。为了提高固化速度,常加入少量的酸来催化。
酚醛树脂固化的环氧树脂漆,是环氧树脂漆中耐腐蚀性最好的一种。漆膜具有优良的耐酸碱性、耐溶剂性、耐热性。用于桶、贮罐、管道的内壁、化工设备。
2.脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、醇酸树脂。耐化学药品性比环氧酚醛差些,但漆膜的柔韧性很好,颜色浅,光泽强。适于涂装医疗器械、仪器设备、金属或塑料表面罩光。
(五)潜固化剂
1.双氰胺,细分散在环氧中,贮存期六个月。
主要与固体环氧混合制成粉末涂料。涂料用静电喷涂,经150~180℃烘15min,可得坚韧的涂层。
2.丁酮亚胺
丁酮亚胺可与环氧树脂配漆,密闭贮存在罐内。当涂刷后漆膜接触空气中的水分时,则丁酮亚胺可水解形成丁酮和已二胺,使环氧树脂固化。