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固化剂

固化剂简介: 固化剂 又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、 闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变

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固化剂简介:

  固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、
闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程,固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。
  固化剂按化学成分分类1.脂肪族胺类 例如 乙烯基三胺 DETA 氨乙基哌嗪AE 2.芳族胺类 例如 间苯二胺m-PDA MPD 二氨基二苯基甲烷DDM HT-972 DEH-50 3.酰胺基胺类4.潜伏固化胺类5.尿素替代物。
固化剂温度特性:
 
  固化剂的固化温度和耐热性
  各种固化剂的固化温度各不相同,固化物的耐热性也有很大不同。一般地说,使用固化温度高的固化剂可以取得耐热优良的固化物。对于加成聚合型固化剂,固化    温度和耐热性按下列顺序提高:
  脂肪族多胺<脂环族多胺<芳香族多胺<酚醛<酸酐
  催化加聚型固化剂的耐热性大体处于芳香多胺水平。阴离子聚合型(叔胺和咪唑化古物)、阳离子聚合型(BF3络合物)的耐热性基本上相同,这主要是虽然起始的反应机理不同,但后来都形成醚键结合的网状结构。
  固化反应属于化学反应,受固化温度影响很大,温度增高,反应速度加快,凝胶时间变短;凝胶时间的对数值随固化温度上升大体呈直线下降趋势。但固化温度过高,常使固化物性能下降,所以存在固化温度的上限;需要选择使固化速度和固化物性能折中的温度,作为合适的固化温度。按固化温度可把固化剂分为四类:低温固化剂固化温度在室温以下;室温固化剂固化温度为室温~50℃;中温固化剂为50~100℃;高温固化剂固化温度在100℃以上。属于低温固化型的固化剂品种很少,有聚琉醇型、多异氰酸酯型等;国内研制投产的T-31改性胺、YH-82改性胺均可在0℃以下固化。属于室温固化型的种类很多:脂肪族多胺、脂环族多胺;低分子聚酰胺以及改性芳胺等。属于中温固化型的有一部分脂环族多胺、叔胺、眯唑类以及三氟化硼络合物等。属于高温型固化剂的有芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼等。
  对于高温固化体系,固化温度一般分为两阶段,在凝胶前采用低温固化,在达到凝胶状态或比凝胶状态稍高的状态之后,再高温加热进行后固化(post-cure),相对之前段固化为预固化(pre-cure)。
固化剂结构特性:
 
  固化剂的固化温度和固化物的耐热性有很大关系。同样地,在同一类固化剂中,虽然具有相同的官能基,但因化学结构不同,其性质和固化物特性也不同。因此,了解具有相同官能基而化学结构不同的多胺固化剂的性状、特点,对选择固化剂来说,是很重要的。
  在色相方面,脂环族较浅,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其着色程度相当显著。在黏度方面,也有很大不同,脂环族不过零点零几Pa·s,而聚酰胺则非常黏稠,达数Pa·s,芳香族胺多为固态。适用期长短正好与固化性完全相反,脂肪族反应性较高,而脂环族、酰胺、芳香族依次降低。
  色相:(优)脂环族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)
  熟度:(低)脂环族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)
  适用期:(长)芳香族→酰胺→脂环族→脂肪族(短)
  固化性:(快)脂肪族→脂环族→酰胺→芳香族(慢)
  刺激性:(强)脂肪族→芳香族→脂环族→酰胺(弱)
  多胺类固化剂的化学结构和性质
  另外,在光泽、柔软性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定规律性。
  光泽:(优)芳香族→脂环族→聚酰胺一脂肪胺(劣)
  柔软性:(软)聚酰胺→脂肪族→脂环族→芳香族(刚)
  粘接性:(优)聚酰胺→脂环族→脂肪族→芳香族(良)
  耐酸性:(优)芳香族→脂环族→脂肪族→聚酰胺(劣)
  耐水性:(优)聚酰胺→脂肪胺→脂环胺→芳香胺(良)
  多胺类固化剂的化学结构和与双酚A树脂固化物的性质
  对光泽来说,芳香族较好,脂肪族较差。此性质受固化温度的影响,随温度升高,光泽变好。至于柔软性,官能基间距离长的聚酰胺更优良一些,而交联密度高的芳香胺则差。耐热性与柔软性正好相反,而粘接性则与柔软性一致。耐药品性(耐酸性)受化学结构影响,芳香族比较优良,脂肪胺和聚酰胺则易受化学药品腐蚀。耐水性受官能基质量浓度的支配,官能基质量浓度低、疏水度高的聚酰胺类更耐水,而官能基质量浓度高的芳香族则差一些。 
固化剂选择:

   ⑴考虑固化剂的品种与性能
   固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响,例如芳香多胺、咪唑、酸酐等固化剂固化环氧树脂的耐热性高于脂肪族多胺、低分子聚酰胺固化剂;芳香族酸酐固化环氧树脂的耐水性优于芳香二胺和脂肪族多胺固化剂;三亚乙基四胺固化剂耐碱性好,但耐酸性和耐甲醛溶液性较差。脂环族多胺(如异佛尔酮二胺)固化环氧树脂的耐药品性优良。酸酐固化剂固化环氧树脂的耐碱性优于耐酸性。应根据不同的用途和性能要求选择适当的固化剂。
  ⑵几种固化剂复合使用
  几种固化剂复合使用,可以收到相得益彰的效果,例如低分子聚酰胺固化剂配合少量的间苯二胺固化剂,既可室温固化,又能使固化物韧性增加的同时适当地提高耐热性。偏苯三酸酐(TMA)与甲基四氢苯酐复合使用,共熔混合物黏度低(25℃,200~250mPa·s),易与环氧树脂相互混合,改善了工艺性。
  ⑶关注固化剂的环保性
  所选用的固化剂应对人体无危害,对环境没有污染,乙二胺不能单独用作固化剂,尽量采用改性胺类固化剂。

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