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环氧树脂芳香族胺及其改性体

时间:2012-07-26 08:59来源:未知 作者:admin 点击:
芳香族胺类 固化剂 在分子结构中都含有热稳定性好的苯环,其固化物的耐热性、耐药品性、机械强度都比脂肪族胺好。但它们大都是固态必需加热熔融和加热固化,未改性的芳香族胺

芳香族胺类固化剂在分子结构中都含有热稳定性好的苯环,其固化物的耐热性、耐药品性、机械强度都比脂肪族胺好。但它们大都是固态必需加热熔融和加热固化,未改性的芳香族胺毒性大。固化产物易变黄的弊病。典型的芳香族胺固化剂见表7-36.

将芳香族胺进行改性不仅可以使它们易于熔化,并与环氧树脂混合延长使用寿命,尚可以提高活性,达到常温固化的效果.近来常温固化型芳香胺改性体在土木建筑方面而应用日益广泛,因为这种固化剂在潮湿的表面有良好的粘接性,在添加酸性促进剂后能在较低的温度下固化,固化产物的耐化学品性,特别是耐酸性优良,所以它们正在逐渐取代未改性的芳香族胺。

最简单的改性方式为将两种或两种以上芳香族胺按一定的比例混溶成为低熔点混合物或液体。通常将60%~75%(质量分数)的MPD40%~25%DDM混合熔融,此混合物在常温下呈液体。

       表7-36   典型的芳香胺固化剂

化学名称

熔点/

英文缩写

间苯二胺

二氨基二苯基甲烷

二氨基二苯基砜

间二甲苯二胺

间氨基苄胺

联苄胺

4-氯邻苯二胺

2,6-二氨基吡啶

63

89

175

液体

38

81

72

121

MPD

DDM

DDS

MXDA

CharlesD.Wingard[39]研究了二氨基二苯甲烷(DDM)和间苯二胺(m-PDA)以不同比例共熔混合物的状态及其固化产物的Tg值、热失量、电气性的变化,指出二者1:1比例共熔混合为佳。

也有将DDM3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(IPD)相混合成为液体。

另一个重要额改性手段是芳香族胺和单缩水甘油醚反应或(和)环氧丙烷反应生成加成物。

7.4.1间苯二胺

间苯二胺为无色或淡黄色结晶,熔点63℃。在空气中放置容易被氧化变成黑色,但对固化性能无影响。间苯二胺分子量为108,分子中含有4个活泼氢原子,能与4个环氧基反应。固化剂用量可按7.2.1节提到的计算方法求出,对双酚A型环氧树脂(环氧当量185g/mol),间苯二胺的用量为14~15phr适用期比某些脂肪胺如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等要长,50g树脂在50℃有2.5h的适用期。固化物的耐热性好,树脂经802h1502h固化后,热变形温度150℃,固化物的耐药品性和电气性能亦优良。

间苯二胺由于必须在热态下和环氧树脂混溶,这样就缩短了它的适用期,加热时又易挥发对人体有害,产物色泽又易变黑,因此一般都不直接使用它,而将它作为制成改性胺的原料。

7.4.2 改性间苯二胺

由于间苯二胺存在着7.4.1节所提出的种种弊病,因此目前都将它作为原料来制造改性胺。其主要方法是将它和环氧丙烷或单缩水甘油醚化合物进行加成反应,即可制得液体或半固体的加成物,不仅能在室温下和环氧树脂混合,又能在室温下固化。

#590固化剂是由间苯二胺和苯基缩水甘油醚反应而得

反应产物外观呈黄至棕黑色粘稠液体,软化点在20℃以下。适用期;(40±5) ℃≤2h,(E-51环氧树脂100g/#590固化剂30g)#590固化剂用量一般为25~30phr

固化条件:25℃下1周;或60~80℃下4h;或150℃下2h

在使用#590固化剂时必须注意避免与皮肤的直接接触,加热时应避免吸入其蒸气而刺激呼吸道。

#590固化剂与间苯二胺固化后的树脂性能见表7-37和表7-38.

        表7-37  #590固化剂与间苯二胺固化后树脂的剪切强度比较

       配方组成

              剪切强度/MPa

第一组

第二组

第三组

平均值

E-44环氧树脂/#590固化剂

E-44环氧树脂/间苯二胺

6.55

3.09

6.44

3.91

6.18

2.88

6.4

3.16

注:试片为AI/AI.

       表7-38 #590固化剂与间苯二胺固化后树脂的马丁耐热,冲击强度比较

      配方组成

       马丁耐热/

     冲击强度/J·cm-2

E-44环氧树脂/#590固化剂

E-44环氧树脂/间苯二胺

          124

           87

          0.88

           0.77

样品采用#590固化剂与间苯二胺对比,环氧树脂用E-42,增韧剂用#304不饱和聚酯,填料是砂子,浇铸成混凝土块;在室温放置2星期后,压缩强度及拉伸强度测试结果如表7-39.

  表7-39 #590固化剂与间苯二胺对环氧混凝土性能的影响

E-42环氧树脂/g

#304不饱和聚酯/g

砂子/g

#590/g

间苯二胺/g

压缩强度/MPa

拉伸强度/MPa

100

100

30

30

500

500

30

15

90.0

60.0

9.1

8.0

电绝缘性能测试。样品采用E-42树脂,分别配以#590固化剂和间苯二胺,浇铸成圆板,在80℃固化2h测试电绝缘性能,结果如表7-40.

     表7-40  固化剂组成与不同温度下电性能关系

  固化剂组成

固化剂用量/g

            体积电阻率/Ω·cm

20

80

130

160

200

#590固化剂

#590固化剂

间苯二胺

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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