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一、有機(jī)酸酐類環(huán)氧固化劑的特點(diǎn)
1、有機(jī)酸酐類固化劑,也屬于加成聚合型固化劑。
2、應(yīng)用領(lǐng)域:主要用于大型澆鑄等場(chǎng)合、小型電器方面也獲得廣泛的應(yīng)用;特別是弱電方面,如集成電路的包封、電容器的包封等。在涂料方面,如粉末涂料,這類固化劑也受到重視。
3、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):
酸酐類固化劑與多元胺類固化劑相比,有許多優(yōu)點(diǎn)。
操作工藝性上看,主要有以下幾點(diǎn):
1)揮發(fā)性小,毒性低,對(duì)皮膚的刺激性;
2)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的配合量大,與環(huán)氧樹(shù)脂混熔后粘度低,可以加入較多的填料以改性,有利于降低成本;
3)是使用期長(zhǎng),操作方便。
從固化物的性質(zhì)上看,它主要特征有:
1)由于固化反應(yīng)較慢,收縮率較小;
2)有較高的熱變形溫度,耐熱性能優(yōu)良,固化物色澤淺;
3)機(jī)械、電性能優(yōu)良。
4、應(yīng)用缺點(diǎn)
1)酸酐類固化劑所需的固化溫度相對(duì)比較高,固化周期也比較長(zhǎng);
2)不容易改性;在貯存時(shí)容易吸濕生成游離酸而造成不良影響(固化速度慢、固化物性能下降);
3)固化產(chǎn)物的耐堿、耐溶劑性能相對(duì)要差一些,等等。
二、作用機(jī)理
酸酐類固化反應(yīng)機(jī)理按照有無(wú)促進(jìn)劑的存在分成兩種形式
1、在無(wú)促進(jìn)劑存在時(shí),首先環(huán)氧樹(shù)脂中的羥基與酸酐反應(yīng),打開(kāi)酸酐,然后進(jìn)行加成聚合反應(yīng),其順序如下:
l 羥基對(duì)酸酐反應(yīng),生成酯鍵和羧酸;
l 羧酸對(duì)環(huán)氧基加成,生成羥基;
l 生成的羥基與其他酐基繼續(xù)反應(yīng)。
這個(gè)反應(yīng)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,生成體型聚合物。另外,在此種體系中,由于處于酸性狀態(tài),與上述反應(yīng)平行進(jìn)行的反應(yīng)是別的環(huán)氧基與羥基的反應(yīng),生成醚鍵。從上述機(jī)理中可以看出,固化物中含有醚鍵和酯鍵兩種結(jié)構(gòu),而且反應(yīng)速度受環(huán)氧基濃度、羥基濃度的支配。
2、在促進(jìn)劑存在的條件下,酸酐固化反應(yīng)用路易斯堿促進(jìn)。促進(jìn)劑(一般采用叔胺)對(duì)酸酐的進(jìn)攻引發(fā)反應(yīng)開(kāi)始,其主要反應(yīng)有:
v 促進(jìn)劑進(jìn)攻酸酐,生成羧酸鹽陰離子;
v 羧酸鹽陰離子和環(huán)氧基反應(yīng),生成氧陰離子;
v 氧陰離子與別的酸酐進(jìn)行反應(yīng),再次生成羧酸鹽陰離子。
這樣,酸酐與環(huán)氧基交互反應(yīng),逐步進(jìn)行加成聚合。在促進(jìn)劑路易斯堿存在的條件下,生成的鍵全是酯鍵,未發(fā)現(xiàn)如同無(wú)促進(jìn)劑存在時(shí)所生成的醚鍵。
在促進(jìn)劑存在時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂的固化速度也受體系內(nèi)羥基濃度的支配。因此,添加促進(jìn)劑對(duì)液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂非常有效,120~150℃即能完成固化反應(yīng)。但對(duì)于固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂,則要充分注意適用期非常短的問(wèn)題。在促進(jìn)劑不存在時(shí),從理論上講,應(yīng)當(dāng)一個(gè)環(huán)氧基對(duì)一個(gè)酸酐,而實(shí)際上僅用化學(xué)理論量的80%~90%就足夠了。在促進(jìn)劑存在時(shí),酸酐用量為化學(xué)理論量。