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環(huán)氧樹脂叔胺介紹

時(shí)間:2012-07-27 08:11來源:未知 作者:admin 點(diǎn)擊:
叔胺的氮原子上沒有活潑氫,因此不能和 環(huán)氧樹脂 起開環(huán)聚合反應(yīng);它可作環(huán)氧基之間聚合反應(yīng)的催化劑,使環(huán)氧樹脂固化。 從上式可見叔胺是陰離子型聚合催化劑,并一般也稱作固

叔胺的氮原子上沒有活潑氫,因此不能和環(huán)氧樹脂起開環(huán)聚合反應(yīng);它可作環(huán)氧基之間聚合反應(yīng)的催化劑,使環(huán)氧樹脂固化。

從上式可見叔胺是陰離子型聚合催化劑,并一般也稱作固化劑。

作為環(huán)氧樹脂固化劑的叔胺,其堿性越強(qiáng),反應(yīng)活性也越大。因此像二甲基苯胺的芳香族叔胺就不能固化環(huán)氧樹脂,而芐基二甲胺(BDMA)及三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)之類的叔胺在脂肪鏈上,卻可作為固化劑。此外叔胺還是脂肪多元胺、芳香族多元胺、聚酰胺及酸酐等固化劑的反應(yīng)促進(jìn)劑。促進(jìn)效果與其分子結(jié)構(gòu)中氮原子上的電子密度及分子鏈長度有關(guān),氮原子上電子密度越大,分子鏈越小,促進(jìn)效果就越好,見表7-28.

       表7-28  叔胺對E-51六氫苯二甲酸酐反應(yīng)的影響

    叔胺名稱

     分子式

凝膠時(shí)間(200℃)/min

三乙胺

N-二甲基芐胺

三乙醇胺

N-二甲基苯胺

吡啶

C2H53N

C6H5CH2N(CH3)2

N(C2H4OH)3

C6H5N(CH3)2

C5N5H

            8

            2

            10

            22

             3

注:1叔胺的用量為環(huán)氧樹脂的0.5phr;2環(huán)氧當(dāng)量/酸酐當(dāng)量=1:1.

叔胺的用量通常是環(huán)氧樹脂的5~15phr,它雖能在室溫下固化樹脂,而經(jīng)加熱固化其產(chǎn)物的性能會更好。叔胺由于固化時(shí)的放熱量較大,而不單獨(dú)用于澆鑄,常用于涂料和膠黏劑配方中。它對被涂、被粘物表面有很好的浸潤性,因此附著力、粘接強(qiáng)度很好。

7.3.1  芐基二甲胺

芐基二甲胺為淡黃色液體,分子量135,沸程175~184℃。

芐基二甲胺是配制滴浸型無溶劑環(huán)氧樹脂涂料合適的固化劑,當(dāng)它與環(huán)氧值mol/100g0.5樹脂配合時(shí)最合適的用量為15phr,這個(gè)體系的起始黏度很低,在25℃下500g混合物適用期在75min左右,固化條件為室溫下3h80/0.5h或者50/1h80/1h。芐基二甲胺又常作為環(huán)氧-酸酐體系的固化促進(jìn)劑,用量為環(huán)氧樹脂的0.5~1phr

7.3.2 三乙醇胺

三乙醇胺為無色至黃色液體,熔點(diǎn)21.2℃,沸點(diǎn)355~360℃。

三乙醇胺是一種含有羥基的叔胺,催化型室溫固化劑。其氮原子有未成鍵電子對,因此具有親核性。它進(jìn)攻環(huán)氧基上的C8+原子,形成一個(gè)負(fù)離子中心,使環(huán)氧樹脂陰離子反應(yīng)歷程進(jìn)行固化,這和一般的叔胺并沒有什么不同。但在三乙醇胺上的羥基可使環(huán)氧基上的CO鍵極化,有利于C8+原子和叔胺形成離子對。這個(gè)正負(fù)離子對是鏈增長的活化中心。環(huán)氧基不斷插入正負(fù)離子對中,形成負(fù)離子中心的轉(zhuǎn)移,從而使分子鏈增長和交聯(lián)。最終的活性正負(fù)離子對可能被凍結(jié)在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之中而終止反應(yīng)。也可能是叔胺端基消除,原子轉(zhuǎn)移,形成雙鍵而終止反應(yīng)。

三乙醇胺在標(biāo)準(zhǔn)的雙酚A型環(huán)氧樹脂中的用量為10phr,雖然在室溫下7天也能將樹脂固化,但最適宜的固化條件為120~1404~6h。

7.3.3 DMP-30及其鹽類

2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚因商品名DMP-30而著名。它是環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)中重要的促進(jìn)劑。

DMP-30為淡黃色液體,沸點(diǎn)250℃,相對密度0.9820℃),水分≤0.5%,純度≥97%。

DMP-30單獨(dú)作固化劑時(shí)的用量為10phr,以環(huán)氧當(dāng)量185~195g/mol雙酚A環(huán)氧樹脂為例,30g的組成物在25℃下僅有40min的適用期,組成物在801h固化后熱變形溫度為90℃。

它作為環(huán)氧樹脂固化劑促進(jìn)劑的用量為0.1%~3%,常與聚酰胺配合使用,在環(huán)氧-聚硫橡膠體系中作為常溫固化劑,用量為10~15phr,加熱固化劑用量為6phr。

DMP-302-乙基己酸反應(yīng)制成的叔胺鹽可延長適用期,該鹽對雙酚A型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量185~195)的用量是10~12phr,500g組成物在21℃下有7h的適用期,表7-29至表7-32是這種叔胺鹽的固化特性。

         表7-29  叔胺鹽固化物的物理機(jī)械性能

     性能

   數(shù)據(jù)

     性能

     數(shù)據(jù)

彎曲強(qiáng)度/MPa

彈性模量/MPa

壓縮強(qiáng)度/MPa

彈性模量/MPa

拉伸強(qiáng)度/MPa

0.88

24

0.682

24

0.533

屈服應(yīng)力/MPa

彈性模量/MPa

極限伸長率%

巴氏硬度

熱變形溫度/

0.408

30.02

4.7

25

67

注:環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量185~195,固化劑用量10.5phr,753h固化。

          表7-30叔胺鹽固化物的電性能

1)介電常數(shù)與耗散因數(shù)

周波叔

         50%相對濕度

      水中浸泡24h

   介電常耗

  耗散因數(shù)

   介電常數(shù)

   耗散因數(shù)

102

103

104

105

106

107

109

1010

3.8

3.8

3.8

3.7

3.7

3.8

3.0

2.8

0.0023

0.0035

0.0064

0.010

0.015

0.019

0.015

0.025

3.9

3.9

3.8

0.002

0.003

0.007

2)耐電性能

          性能

               數(shù)據(jù)

表面電阻/Ω

9.4×1013

8.7×1013(水中浸泡24h后)

體積電阻率/Ω·cm50%相對濕度)

25

100

150

200

8.7×1014

5×1011

1×1010

1.3×108

耐電弧性/s

絕緣強(qiáng)度/V·μm-1

240

15.75~19.68

       表7-31    叔胺鹽用量對熱變形溫度的影響

用量/%

6

8

9

10

11

12

13

14

15

熱變形溫度/

66

77

78

80

80

79

79

79

76

  表7-32  叔胺鹽用量及后固化條件對熱變形溫度的影響

用量/%

后固化

熱變形溫度/

用量/%

后固化

熱變形溫度/

6

8

10

12

14

1301h

2002h

92

96

90

87

83

6

8

10

12

14

1301h

2004h

90

94

91

86

85

;環(huán)氧樹脂規(guī)格同表7-30

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