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反應(yīng)機理

酸催化反應(yīng)機理催化劑：質(zhì)子給予體，促進順序：酸>酚>水>醇

固化劑分類

1反應(yīng)型固化劑

• 可與EP分子進行加成，通過逐步聚合反應(yīng)交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

• 一般含有活潑氫，反應(yīng)中伴隨氫原子轉(zhuǎn)移，如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚

2催化型固化劑

• 環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合機理進行固化，如叔胺、咪唑、三氟化硼絡(luò)合物

常見固化劑

• 脂肪胺固化劑

• 芳香族多元胺

• 改性多元胺

• 多元硫醇

• 酸酐類固化劑

1脂肪胺固化劑

脂肪胺固化特點：

• 活性高，可室溫固化

• 反應(yīng)劇烈放熱，適用期短

• 一般需后固化，室溫7d再80-100℃2h

• 固化物熱形變溫度低，一般80-90℃

• 固化物脆性大

• 揮發(fā)性及毒性大

2芳香族多元胺

芳香族多胺特點：

• 固化物耐熱性好，耐化學(xué)性機械強度均優(yōu)于脂肪族多元胺

• 活性低，大多加熱固化

• 氮原子因苯環(huán)導(dǎo)致電子云密度降低，堿性減弱，以及苯環(huán)位阻效應(yīng)

• 多為固體，熔點高，工藝性差

• 液化，低共熔點混合，多元胺與單縮水甘油醚加成

3改性多元胺

a、環(huán)氧化合物加成：

• 加成物分子量變大，沸點粘度增加，揮發(fā)性與毒性減弱，改善原有脆性

b、邁克爾加成：

• 丙烯腈與多元胺

• 胺的活潑氫對α,β不飽和鍵能迅速加成

• 腈乙基化物降低活性，改善與EP相容性特別有效

c、曼尼斯加成：

曼尼斯反應(yīng)（Mannich reaction）為多元胺和甲醛、苯酚縮合三分子縮合。

• 產(chǎn)物能在低溫、潮濕、水下施工固化EP

• 典型產(chǎn)品T-31：二乙烯三胺+甲醛+苯酚

• 適應(yīng)土木工程用于混凝土、鋼材、瓷磚等材料

• 粘結(jié)的快速修復(fù)和加固

d、硫脲-多元胺縮合：

• 硫脲與脂肪族多元胺加熱至100℃縮合放出氨氣

• 能在極低溫下（0℃以下）固化EP

e、聚酰胺化：

• 9，11-亞油酸與9，12-亞油酸二聚反應(yīng)

• 然后2分子與DETA(二乙烯三胺)進行酰胺化反應(yīng)揮發(fā)性毒性很小

• 與EP相容性良好，化學(xué)計量要求不嚴

• 固化物有很好的增韌效果

• 放熱效應(yīng)低，適用期長，固化物耐熱性較低，HDT為60℃左右

4多元硫醇

• 類似于羥基

• 聚硫醇化合物（液體聚硫橡膠）就是典型多元硫醇，單獨使用活性很低，室溫反應(yīng)及其緩慢幾乎不能進行

• 適當(dāng)催化劑作用下固化反應(yīng)以數(shù)倍多元胺速度進行

• 在低溫固化更為明顯

5酸酐類固化劑

• 反應(yīng)速率很慢，不能生成高交聯(lián)產(chǎn)物，一般不作為固化劑

• 低揮發(fā)性，毒性低，刺激性低

• 反應(yīng)緩慢，放熱量小，適用期長

• 固化物收縮率低，耐熱性高

• 固化物機械強度高，電性能優(yōu)良

• 需加熱固化，時間長

• EP常用固化劑，僅次于多元胺

主要酸酐：

• 順酐>苯酐>四氫苯酐>甲基四氫苯酐

• 六氫苯酐>甲基六氫苯酐

• 甲基納迪克酸酐

• 均苯四甲酸二酐

• 改性酸酐

• 酸酐分子中負電性取代基則活性增強

陰/陽離子型催化劑

• 催化劑僅僅起催化作用，本身不參與交聯(lián)

• 用量主要以實驗值為準(zhǔn)

• 催化環(huán)氧開環(huán)形成鏈增長

1常用陰離子催化劑

1、叔胺類

多用DMP-10(二甲氨基苯酚)，DMP-30，酚羥基顯著加速樹脂固化速率，放熱量大適用期短，EP快速固化（24h/25℃）

2、咪唑類

多用液態(tài)2-乙基-4-甲基咪唑（仲胺活潑氫和 叔胺），適用期長（8-10h），中溫固化，熱形變溫度高，與芳香胺耐熱水平（100℃）相當(dāng)陽離子型固化劑，路易斯酸

鏈終止于離子對復(fù)合

2常用陽離子催化劑

• 路易斯酸：BF3,SnCl4,AlCl3等，為電子接受體

• BF3使用最多，具有腐蝕性，反應(yīng)活性非常高一般與胺類或醚類絡(luò)合物，如三氟化硼-乙胺絡(luò)合物, BF3:400,為87℃結(jié)晶物質(zhì)，室溫穩(wěn)定，離解溫度90℃，離解后活性增大

環(huán)氧樹脂固化的三個階段

• 液體-操作時間：樹脂/固化劑混合物仍然是液體適合應(yīng)用

• 凝膠-進入固化：混合物開始進入固化相(也稱作熟化階段)， 這時它開始凝膠或“突變”成軟凝膠物。此時只是局部固 化，新使用的環(huán)氧樹脂仍然能與它化學(xué)鏈接，因此該未處 理的表面仍然可以進行粘接或反應(yīng)

• 固體-最終固化：環(huán)氧混合物變成固體階段，這時能砂磨及整型。在室溫下維持若干天使它繼續(xù)固化

固化溫度

• 低溫固化劑固化溫度在室溫以下：改性胺、聚硫醇型、多異氰酸酯型

• 室溫固化劑固化溫度為室溫～50℃：脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺；低分子聚酰胺以及改性芳胺

• 中溫固化劑為50～100℃：部分脂環(huán)族多胺、叔胺、瞇唑類以及三氟化硼絡(luò)合物

• 高溫固化劑固化溫度在100℃以上：芳香族多胺、酸酐、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺以及酰肼等

固化物特性

• 對于加成聚合型固化劑，固化溫度和耐熱性按下列順序提高：脂肪族多胺＜脂環(huán)族多胺＜芳香族多胺≈酚醛＜ 酸酐，而催化加聚型固化劑的耐熱性大體處于芳香多胺水平

• 色相：(優(yōu))脂環(huán)族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)

• 熟度：(低)脂環(huán)族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)

• 適用期：(長)芳香族→酰胺→脂環(huán)族→脂肪族(短)

• 固化性：(快)脂肪族→脂環(huán)族→酰胺→芳香族(慢)

• 刺激性：(強)脂肪族→芳香族→脂環(huán)族→酰胺(弱)

• 光澤：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→聚酰胺一脂肪胺(劣)

• 柔軟性：(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環(huán)族→芳香族(剛)

• 粘接性：(優(yōu))聚酰胺→脂環(huán)族→脂肪族→芳香族(良)

• 耐酸性：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→脂肪族→聚酰胺(劣)

• 耐水性：(優(yōu))聚酰胺→脂肪胺→脂環(huán)胺→芳香胺(良)

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