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環氧樹脂芳香族胺及其改性體

時間:2012-07-26 08:59來源:未知 作者:admin 點擊:
芳香族胺類 固化劑 在分子結構中都含有熱穩定性好的苯環,其固化物的耐熱性、耐藥品性、機械強度都比脂肪族胺好。但它們大都是固態必需加熱熔融和加熱固化,未改性的芳香族胺

芳香族胺類固化劑在分子結構中都含有熱穩定性好的苯環,其固化物的耐熱性、耐藥品性、機械強度都比脂肪族胺好。但它們大都是固態必需加熱熔融和加熱固化,未改性的芳香族胺毒性大。固化產物易變黃的弊病。典型的芳香族胺固化劑見表7-36.

將芳香族胺進行改性不僅可以使它們易于熔化,并與環氧樹脂混合延長使用壽命,尚可以提高活性,達到常溫固化的效果.近來常溫固化型芳香胺改性體在土木建筑方面而應用日益廣泛,因為這種固化劑在潮濕的表面有良好的粘接性,在添加酸性促進劑后能在較低的溫度下固化,固化產物的耐化學品性,特別是耐酸性優良,所以它們正在逐漸取代未改性的芳香族胺。

最簡單的改性方式為將兩種或兩種以上芳香族胺按一定的比例混溶成為低熔點混合物或液體。通常將60%~75%(質量分數)的MPD40%~25%DDM混合熔融,此混合物在常溫下呈液體。

       表7-36   典型的芳香胺固化劑

化學名稱

熔點/

英文縮寫

間苯二胺

二氨基二苯基甲烷

二氨基二苯基砜

間二甲苯二胺

間氨基芐胺

聯芐胺

4-氯鄰苯二胺

2,6-二氨基吡啶

63

89

175

液體

38

81

72

121

MPD

DDM

DDS

MXDA

CharlesD.Wingard[39]研究了二氨基二苯甲烷(DDM)和間苯二胺(m-PDA)以不同比例共熔混合物的狀態及其固化產物的Tg值、熱失量、電氣性的變化,指出二者1:1比例共熔混合為佳。

也有將DDM3-氨甲基-3,5,5-三甲基環己胺(IPD)相混合成為液體。

另一個重要額改性手段是芳香族胺和單縮水甘油醚反應或(和)環氧丙烷反應生成加成物。

7.4.1間苯二胺

間苯二胺為無色或淡黃色結晶,熔點63℃。在空氣中放置容易被氧化變成黑色,但對固化性能無影響。間苯二胺分子量為108,分子中含有4個活潑氫原子,能與4個環氧基反應。固化劑用量可按7.2.1節提到的計算方法求出,對雙酚A型環氧樹脂(環氧當量185g/mol),間苯二胺的用量為14~15phr適用期比某些脂肪胺如乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺等要長,50g樹脂在50℃有2.5h的適用期。固化物的耐熱性好,樹脂經802h1502h固化后,熱變形溫度150℃,固化物的耐藥品性和電氣性能亦優良。

間苯二胺由于必須在熱態下和環氧樹脂混溶,這樣就縮短了它的適用期,加熱時又易揮發對人體有害,產物色澤又易變黑,因此一般都不直接使用它,而將它作為制成改性胺的原料。

7.4.2 改性間苯二胺

由于間苯二胺存在著7.4.1節所提出的種種弊病,因此目前都將它作為原料來制造改性胺。其主要方法是將它和環氧丙烷或單縮水甘油醚化合物進行加成反應,即可制得液體或半固體的加成物,不僅能在室溫下和環氧樹脂混合,又能在室溫下固化。

#590固化劑是由間苯二胺和苯基縮水甘油醚反應而得

反應產物外觀呈黃至棕黑色粘稠液體,軟化點在20℃以下。適用期;(40±5) ℃≤2h,(E-51環氧樹脂100g/#590固化劑30g)#590固化劑用量一般為25~30phr

固化條件:25℃下1周;或60~80℃下4h;或150℃下2h

在使用#590固化劑時必須注意避免與皮膚的直接接觸,加熱時應避免吸入其蒸氣而刺激呼吸道。

#590固化劑與間苯二胺固化后的樹脂性能見表7-37和表7-38.

        表7-37  #590固化劑與間苯二胺固化后樹脂的剪切強度比較

       配方組成

              剪切強度/MPa

第一組

第二組

第三組

平均值

E-44環氧樹脂/#590固化劑

E-44環氧樹脂/間苯二胺

6.55

3.09

6.44

3.91

6.18

2.88

6.4

3.16

注:試片為AI/AI.

       表7-38 #590固化劑與間苯二胺固化后樹脂的馬丁耐熱,沖擊強度比較

      配方組成

       馬丁耐熱/

     沖擊強度/J·cm-2

E-44環氧樹脂/#590固化劑

E-44環氧樹脂/間苯二胺

          124

           87

          0.88

           0.77

樣品采用#590固化劑與間苯二胺對比,環氧樹脂用E-42,增韌劑用#304不飽和聚酯,填料是砂子,澆鑄成混凝土塊;在室溫放置2星期后,壓縮強度及拉伸強度測試結果如表7-39.

  表7-39 #590固化劑與間苯二胺對環氧混凝土性能的影響

E-42環氧樹脂/g

#304不飽和聚酯/g

砂子/g

#590/g

間苯二胺/g

壓縮強度/MPa

拉伸強度/MPa

100

100

30

30

500

500

30

15

90.0

60.0

9.1

8.0

電絕緣性能測試。樣品采用E-42樹脂,分別配以#590固化劑和間苯二胺,澆鑄成圓板,在80℃固化2h測試電絕緣性能,結果如表7-40.

     表7-40  固化劑組成與不同溫度下電性能關系

  固化劑組成

固化劑用量/g

            體積電阻率/Ω·cm

20

80

130

160

200

#590固化劑

#590固化劑

間苯二胺

26

14

15

2.8×1013

2.8×1013

4.4×1013

2.1×1013

2.7×1013

2.9×1013

2.1×1013

2.4×1013

2.9×1015

8.4×1012

15.9×1012

6.3×1013

1.4×1012

2.8×1012

1.5×1013

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