环氧树脂在被广泛的应用在我们周围，它属于一种热固性树脂，主演结构中含有两个及以上
环氧基团，但是位置在分子结构中部固定，可以在链前后，也可以在链中间，通常情况下，
其相对聚合度不高，分子量较小，一般呈现液体或粘固态。环氧树脂单独使用不能发挥胶黏
性能，只有在使用固化剂处理后才具有良好的胶黏性能，由于其结构中含有网状结构，所以
耐热性能较好，熔点高，所以有良好的实用价值和市场[6]。
1.2.2 环氧树脂的特点
目前所说的环氧树脂主要指的是双酚Ａ型环氧树脂，其起到粘接性能是结构中的环氧基和醚
键等基团，也是由于这些基团才使得环氧树脂胶黏剂具有众多良好的性能[7]。环氧树脂胶黏
剂的性能特点主要有七个方面：第一是其具有良好的力学性能，这是由于环氧树脂结构中，
分子排列密集[8]。第二是具有较好的粘接性能，这是由于其结构中存在多种极性基团，使得
粘接性较为突出 [9]。第三是其具有良好的加工性能，在使用和固化时不会出现小分子并适应于不同的加工方式。 [10]。第四是其具有良好的介电性能，成型后的环氧树脂具有高的绝缘
性能，第五是环氧树脂的化学性能较为稳定，使用时不会由于储存时间或者运输环境而发生
性能变质。第六个特点是其最高的使用温度在100℃作用[10]。第七个特点是在使用固化时的形变较小，这是因为其内部结构分子紧密，在固化时的收缩率较小[11]。
1.3 快速固化型环氧胶黏剂概述
环氧树脂由于上节中讲的特点，因此被广泛的应用在各个行业，并且在近十年的快速发展，
胶种越来越向着环保无污染、使用环境越来越苛刻，各种性能均在加强的方向发展。下面主
要概述环氧树脂胶黏剂的组成和特点应用。
1.3.1 环氧胶黏剂的组成
环氧树脂胶黏剂的组成主要包括环氧树脂、固化剂、增韧剂和稀释剂四个组分，当然其组成
部分会根据使用的环境以及具体的要求会添加一些助剂。下面综述环氧树脂胶黏剂的主要组分。
（1）环氧树脂
环氧树脂是胶黏剂基本底料，其指的是含有环氧环的化合物，并能在具体的溶剂中呈现出三
维交联网状结构的一类物质[12]。因为这类化合物的种类较多，按化学结构来区分分为缩水
甘油类和环氧化烯烃型。区别在于缩水甘油类有：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油
胺类，这些化合物的结构环氧氯丙烷和多元酚、多元醇等含有活泼氢原子的化合物反应得到。环氧化烯烃型主要有线型脂肪族类和脂环族类，这些化合物的结构中小分子量的双键或三键
化合物被氧化而得[13-14]。
环氧树脂是一种低聚物，与固化剂反应形成三维网状的热固性材料。具有固化收缩率小，固
化物粘接性、耐热性及力学性能和电气性能优良等特点，是热固性树脂中应用广泛的一类树
脂[15]。
（2）固化剂
固化剂在环氧树脂胶黏剂中起到固化的作用，其对产品的各项性能有决定行动作用[16]。如
果想要制备耐热性能良好的环氧树脂胶黏剂，则可以选用芳香族多元胺≈酚醛树脂和酸酐作
为固化剂，如果需要一般的耐热性能，则可以选用聚酰胺和芳香族多元胺等作为固化剂[17]。这也是由于特定环境影响下，比如在建筑中使用环氧胶黏剂时，一般选用耐热性能一般的胶
黏剂，则可以选用芳香族多元胺。
（3）增韧剂
增韧剂主要提高环氧树脂胶黏剂的韧性和热稳定性，一般情况下的环氧树脂其韧性较差，这
是因为环氧树脂分子结构紧密，所以必须添加增韧剂来改善这种缺点[18]。其主要分为两类，第一是是非反应型增韧剂，是指在添加后不与其他成分发生反应，主要有邻苯二甲酸二丁酯
和磷酸三甲酚酯等化合物[19]。第二个是反应型增韧剂，这类物质添加到体系后会和其他组
分发生反应，进而起到了增韧的作用[20]，常用的有液态的聚硫橡胶和丁腈橡胶等。
（4）稀释剂
稀释剂环氧树脂在被广泛的应用在我们周围，它属于一种热固性树脂，主演结构中含有两个
及以上环氧基团，但是位置在分子结构中部固定，可以在链前后，也可以在链中间，通常情
况下，其相对聚合度不高，分子量较小，一般呈现液体或粘固态。环氧树脂单独使用不能发
挥胶黏性能，只有在使用固化剂处理后才具有良好的胶黏性能，由于其结构中含有网状结构，所以耐热性能较好，熔点高，所以有良好的实用价值和市场[6]。
1.2.2 环氧树脂的特点
目前所说的环氧树脂主要指的是双酚Ａ型环氧树脂，其起到粘接性能是结构中的环氧基和醚
键等基团，也是由于这些基团才使得环氧树脂胶黏剂具有众多良好的性能[7]。环氧树脂胶黏
剂的性能特点主要有七个方面：第一是其具有良好的力学性能，这是由于环氧树脂结构中，
分子排列密集[8]。第二是具有较好的粘接性能，这是由于其结构中存在多种极性基团，使得
粘接性较为突出 [9]。第三是其具有良好的加工性能，在使用和固化时不会出现小分子并适应于不同的加工方式。 [10]。第四是其具有良好的介电性能，成型后的环氧树脂具有高的绝缘
性能，第五是环氧树脂的化学性能较为稳定，使用时不会由于储存时间或者运输环境而发生
性能变质。第六个特点是其最高的使用温度在100℃作用[10]。第七个特点是在使用固化时的形变较小，这是因为其内部结构分子紧密，在固化时的收缩率较小[11]。
1.3 快速固化型环氧胶黏剂概述
环氧树脂由于上节中讲的特点，因此被广泛的应用在各个行业，并且在近十年的快速发展，
胶种越来越向着环保无污染、使用环境越来越苛刻，各种性能均在加强的方向发展。下面主
要概述环氧树脂胶黏剂的组成和特点应用。
1.3.1 环氧胶黏剂的组成
环氧树脂胶黏剂的组成主要包括环氧树脂、固化剂、增韧剂和稀释剂四个组分，当然其组成
部分会根据使用的环境以及具体的要求会添加一些助剂。下面综述环氧树脂胶黏剂的主要组分。
（1）环氧树脂
环氧树脂是胶黏剂基本底料，其指的是含有环氧环的化合物，并能在具体的溶剂中呈现出三
维交联网状结构的一类物质[12]。因为这类化合物的种类较多，按化学结构来区分分为缩水
甘油类和环氧化烯烃型。区别在于缩水甘油类有：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油
胺类，这些化合物的结构环氧氯丙烷和多元酚、多元醇等含有活泼氢原子的化合物反应得到。环氧化烯烃型主要有线型脂肪族类和脂环族类，这些化合物的结构中小分子量的双键或三键
化合物被氧化而得[13-14]。
环氧树脂是一种低聚物，与固化剂反应形成三维网状的热固性材料。具有固化收缩率小，固
化物粘接性、耐热性及力学性能和电气性能优良等特点，是热固性树脂中应用广泛的一类树
脂[15]。
（2）固化剂
固化剂在环氧树脂胶黏剂中起到固化的作用，其对产品的各项性能有决定行动作用[16]。如
果想要制备耐热性能良好的环氧树脂胶黏剂，则可以选用芳香族多元胺≈酚醛树脂和酸酐作
为固化剂，如果需要一般的耐热性能，则可以选用聚酰胺和芳香族多元胺等作为固化剂[17]。这也是由于特定环境影响下，比如在建筑中使用环氧胶黏剂时，一般选用耐热性能一般的胶
黏剂，则可以选用芳香族多元胺。
（3）增韧剂
增韧剂主要提高环氧树脂胶黏剂的韧性和热稳定性，一般情况下的环氧树脂其韧性较差，这
是因为环氧树脂分子结构紧密，所以必须添加增韧剂来改善这种缺点[18]。其主要分为两类，第一是是非反应型增韧剂，是指在添加后不与其他成分发生反应，主要有邻苯二甲酸二丁酯
和磷酸三甲酚酯等化合物[19]。第二个是反应型增韧剂，这类物质添加到体系后会和其他组
分发生反应，进而起到了增韧的作用[20]，常用的有液态的聚硫橡胶和丁腈橡胶等。
（4）稀释剂
稀释剂主要是因为环氧树脂胶黏剂的粘度较差，当使用在涂料、浸渍时，所需的粘度要求达
不到，所以会在体系中加入一些稀释剂来保证体系的粘度适宜 [21]。主要分为两种，第一种
是非活性稀释剂，在加入体系后不参与任何反应，原理是其具有一定的溶解能力，主要有丙酮、松节油、二甲苯等有机溶剂[22]。；第二类指活性稀释剂，加入到体系时会与环氧树脂
发生反应，成为交联体系中的结构，主要有丙烯基缩水甘油醚、双环氧基化合物、烯烃等[23]。
由此可见，选用改性环氧树脂的稀释剂具有非常巨大的实用作用，但是有的稀释剂会在树脂
固化时影响氧化数值的性能，所以，选择稀释剂要针对具体问题而选择，一般选择稀释剂时
会考虑以下几个方面：第一，有有明显的稀释性能；第二，不能对环氧树脂的性能有影响；
第三，要环保、安全、无毒性[25-26]。
主要是因为环氧树脂胶黏剂的粘度较差，当使用在涂料、浸渍时，所需的粘度要求达不到，
所以会在体系中加入一些稀释剂来保证体系的粘度适宜 [21]。主要分为两种，第一种是非活
性稀释剂，在加入体系后不参与任何反应，原理是其具有一定的溶解能力，主要有丙酮、松
节油、二甲苯等有机溶剂[22]。；第二类指活性稀释剂，加入到体系时会与环氧树脂发生反应，成为交联体系中的结构，主要有丙烯基缩水甘油醚、双环氧基化合物、烯烃等[23]。
由此可见，选用改性环氧树脂的稀释剂具有非常巨大的实用作用，但是有的稀释剂会在树脂
固化时影响氧化数值的性能，所以，选择稀释剂要针对具体问题而选择，一般选择稀释剂时
会考虑以下几个方面：第一，有有明显的稀释性能；第二，不能对环氧树脂的性能有影响；
第三，要环保、安全、无毒性[25-26]。
环氧树脂的用途 环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：（1）固化剂；（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂；（5）其它。 其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。 由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。现将它们的选择方法简介于下： （一）环氧树脂的选择 1、从用途上选择 作粘接剂时最好选用中等环氧值（0.25-0.45）的树脂，如6101、634；作浇注料时最好选用高环氧值（>0.40）的树脂，如618、6101；作涂料用的一般选用低环氧值（<0.25）的树脂，如601、604、607、609等。 2、从机械强度上选择 环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关，环氧值高固化后交联度也高，环氧值低固化后交联度也低，故引起强度上的差异。 3、从操作要求上选择 不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，可选择环氧值较低的树脂；如希望渗透性也，强度较好的，可选用环氧值较高的树脂。 （二）、固化剂的选择 1、固化剂种类： 常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。 2、固化剂的用量
（1）胺类作交联剂时按下式计算： 胺类用量=MG/Hn 式中： M=胺分子量 Hn=含活泼氢数目 G=环氧值（每100克环氧树脂中所含的环氧当量数） 改变的范围不多于10-20%，若用过量的胺固化时，会使树脂变脆。若用量过少则固化不完善。（2）用酸酐类时按下式计算： 酸酐用量=MG（0.6~1）/100式中： M=酸酐分子量 G=环氧值（0.6~1）为实验系数 3、选择固化剂的原则：固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择。 （1）、从性能要求上选择：有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂。 （2）、从固化方法上选择：有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂。 （3）、从适用期上选择：所谓适用期，就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。 （4）、从安全上选择：一般要求毒性小的为好，便于安全生产。 （5）、从成本上选择。 （三）、改性剂的选择 改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。常用改性剂有： （1）、聚硫橡胶：可提高冲击强度和抗剥性能。 （2）、聚酰胺树脂：可改善脆性，提高粘接能力。 （3）、聚乙烯醇叔丁醛：提高抗冲击鞣性。 （4）、丁腈橡胶类：提高抗冲击鞣性。
环氧树脂固化剂概述 环氧树脂本身为热塑性的线型结构，受热后固态树脂可以软化、熔融，变成粘稠态或液态;液态树脂受热黏度降低。只有加入固化剂后，环氧树脂才能得到实用。一个完整概念的环氧树脂组成物应该由四个方面的成分组成。但在实际应用时，不一定四个方面的成分都要具备，但树脂成分中的固化剂必不可少，可见固化剂的重要。 环氧树脂所以能取得广泛应用，就是因为这些成分多变配合的结果。尤其是固化剂，一旦环氧树脂确定之后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物(产品)的最终性能起决定性作用。 固化剂定义及分类 1、定义 环氧树脂本身是热塑性的线型结构，不能直接拿来就应用，必须在向树脂中加入第二组分，在一定温度(或湿度)等条件下，与环氧树脂的环氧基进行加成聚合反应，或催化聚合反应，生成三维网络结构(体型网状结构)的固化物后才能使用。这个充当第二组分的化合物称作固化剂，分为加成型固化剂和触媒型固化剂。 2、固化剂的分类 固化剂按反应性和化学结构分类如下 1、伯胺与环氧基的反应 当用伯胺固化环氧树脂时，在第一阶段伯胺和环氧基反应生成仲胺;在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成的羟基亦能和环氧基反应、具有加速反应进行的倾向。 胺的化学结构不同，它们与环氧基的反应速度也不相同，在初期反应速度比较快，环氧基消耗的比较多，到达一定的时间后，环氧基的消耗不像开始那么多。环
氧基的反应程度在3周的期间内非常低，聚酰胺只有40%，二亚乙基三胺也只不过65%，要进一步提高环氧基的反应程度，有必要在高温下进行固化反应。 当多胺固化环氧树脂时，醇或酚的存在会促进反应加快，但不能改变最后的反应程度。醇、酚的羟基和环氧基的氧原子形成氢键而促进开环，醇羟基容易开成这种键，因此显示更大的从促进作用。除了酚、醇之外，有机酸、硫酰胺等对反应也有促进作用。但邻苯二甲酸、顺丁烯二酸没有促进作用，这是由于它们和胺反应和成了酰亚胺之故。有些基团具有抑制作用。 如:,OR、,COOR、,SO3R、,CON2R、,SO2NR2、,CN、,NO2等。 2、叔胺与环氧基的反应 叔胺是强碱性化合物。叔胺固化环氧树脂按阴离子聚合反应进行。阴离子聚合固化剂首先作用环氧基，使其开环，生成氧阴离子，氧阴离子攻击环氧基，开环加成，这种开环加成连锁 反应进行下去固化环氧树脂。 3、咪唑化合物与环氧基反应 咪唑化合物为五元杂环化合物。结构式中含有两个氮原子，一个氮原子处于仲胺，另一个氮原子为叔胺。首先仲胺基的活泼氢和环氧基反应生成加成物，该加成物再和别的环氧基反应生成在分子内兼具?和?离子的离子络合物，生成的离子络合物的?和环氧基反应，以连锁反应的方式开环聚合固化环氧树脂。咪唑的阴离子聚合受加成物生成的制约，因此聚合速度比叔胺慢。 4、三氟化硼,胺络合物与环氧基的反应 BF3是环氧树脂的阳离子型催化剂，由于反应剧烈，无法应用，以与路易斯碱(胺类、醚类等)形成络合物的形式使用。BF3胺络合物是应用最早的潜伏型固化剂之一。它的阳离子聚合反应历程引发环氧基开环聚合，在和环氧基反应时，环氧基
环氧树脂固化剂的概况 双酚A环氧树脂的结构稳定，能够加热到200℃不发生变化，其他环氧树脂具有无限使用期，通过固化剂使环氧树脂实现交联反应，由于固化过程中不放出H2O或其他低分子化合物，环氧树脂固化物避免了某些缩聚型高分子在热固化过程中所产生的气泡和界面上的多孔性缺陷。环氧树脂固化物性能在很大程度上取决于固化剂，其种类繁多。 一、环氧树脂固化剂分类 1. 按化学结构分为碱性和酸性两类 1．1碱性固化剂：脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类。 1．2酸性固化剂：有机酸酐、三氟化硼及络合物。 2. 按固化机理分为加成型和催化型 2．1加成型固化剂：脂肪胺类、芳香族、脂肪环类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺。 2．2催化型固化剂：三级胺类和咪唑类。 二、环氧树脂固化剂的发展 我国1998年环氧树脂产量为万吨, 固化剂需求量约为2万吨, 实际的固化剂产量仅为万吨, 生产厂家分布在沿海城市, 如天津、上海、江苏和浙江等地。例如：脂肪多胺：常州石化厂650吨/年 间苯二胺：上海柒化八厂80吨/年 T—31改性胺：江苏昆山助剂厂60吨/年 低分子聚酰胺：天津延安化工厂200吨/年 590#改性胺和593#改性胺：上海树脂厂17吨/年 793#改性胺：天津合材所6吨/年 SK—302改性胺：江阴颐山电子化工材料厂5吨/年 另外：B—系列固化剂，N—苄基二甲胺，DMP—30，801#改性胺，HD—236改性胺，GY—051缩胺，CHT—251改性胺，105#缩胺，810#水下固化剂，NF—841固化剂，703#改性胺等。
三、胺类固化剂 １．胺类固化机理 １．１一级胺固化机理 若按氮原子上取代基（Ｒ）数目可分为一级胺、二级胺和三级胺；若按Ｎ数目可分为单胺、双胺和多胺；按结构可分为脂肪胺、脂环胺和芳香胺。 一级胺对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行，每一个活泼氢可以打开一个环氧基团，使之交联固化。芳香胺与脂环胺的固化机理与一级胺相似（伯胺、仲胺和叔胺） ①与环氧基反应生成二级胺 ②与另一环氧基反应生成三级胺 ③生成的羟基与环氧树脂反应 1．2固化促进机理： 在固化体系中加入含给质子基团的化合物如苯酚，就会促进胺类固化，这可能是一个双分子反应机理，即给质子体羟基上的固发氢首先与环氧基上的氧形成氢键，是环氧基进一步极化，有利于胺类的N对环氧基Cδ+的亲核进攻，同时完成氢原子的加成。 促进剂对环氧树脂和二乙烯二胺固化体系的凝胶化影响，例如乙二醇、甘油和苯酚使凝胶化时间缩短7min，12min和13min。 2. 脂肪胺（脂环胺）固化剂 在室温很快固化环氧树脂，固化反应为放热反应。热量能进一步促使环氧树脂与固化剂反应，其使用期较短。胺类固化剂与空气中的CO2反应生成不能与环氧基起反应的碳酸铵盐而引起气泡的发生。 脂肪胺对皮肤有一定刺激作用，其蒸汽毒性很强。 脂肪胺和脂环胺固化剂
环氧树脂有机酸酐固化剂特点和反应机理 有机酸酐类固化剂，也属于加成聚合型固化剂。早在1936年，瑞士的Dr．pierre Castan 就开始用邻苯二甲酸酐固化的环氧树脂作假牙的材料。这一用法后来还在英国和美国申请了专利。酸酐类用作固化剂在1943年美国就有专利报导。 酸酐类固化剂用于大型浇铸等重电部门，至今仍是这类固化剂应用的主要方向。日本这类固化剂消费量每年在3 kt以上，约占环氧树脂固化剂全部用量的23％，仅次于有机多胺的用量。在我国，以邻苯二甲酸酐为固化剂的环氧树脂浇铸、以桐油酸酐为固化剂的环氧树脂电机绝缘，都有20多年的应用历史。近年来，随着电气、电子工业的发展，酸酐类固化剂在中、小型电器方面也获得广泛的应用，特别是弱电方面，也获得了充分重视，如集成电路的包封、电容器的包封等。在涂料方面，如粉末涂料，这类固化剂也受到重视。 酸酐类固化剂与多元胺类固化剂相比，有许多优点。从操作工艺性上看，主要有以下几点：一是挥发性小，毒性低，对皮肤的刺激性小；二是对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以加入较多的填料以改性，有利于降低成本；三是使用期长，操作方便。从固化物的性质上看，它主要特征有：一是由于固化反应较慢，收缩率较小；二是有较高的热变形温度，耐热性能优良，固化物色泽浅；三是机械、电性能优良。 但是，酸酐类固化剂所需的固化温度相对比较高，固化周期也比较长；不容易改性；在贮存时容易吸湿生成游离酸而造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)；固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些，等等，则是这类固化剂的不足之处。 在已知的酸酐化合物中，多数正在被广泛用作环氧树脂固化剂，大约有20余种，可以分为单一型、混合型、共熔混合型。从化学结构上分，则可分为直链型、脂环型、芳香型、卤代酸酐型；如按官能团分类，又有单官能团型、两官能团型，两官能团以上的多官能团型无实用价值。和多胺类固化剂的情况相类似，官能团的数量也直接影响固化物的耐热性；另外，也可按游离酸的存在与否分类，因为游离酸的存在对固化反应起着促进作用。 这一类固化反应以有无促进剂的存在分成两种形式—— 一、在无促进剂存在时，首先环氧树脂中的羟基与酸酐反应，打开酸酐，然后进行加成聚合反应，其顺序如下：(1)羟基对酸酐反应，生成酯键和羧酸；(2)羧酸对环氧基加成，生成羟基；(3)生成的羟基与其他酐基继续反应。这个反应过程反复进行，生成体型聚合物。另外，在此种体系中，由于处于酸性状态，与上述反应平行进行的反应是别的环氧基与羟基的反应，生成醚键。从上述机理中可以看出，固化物中含有醚键和酯键两种结构，而且反应速度受环氧基浓度、羟基浓度的支配。 二、在促进剂存在的条件下，酸酐固化反应用路易斯碱促进。促进剂(一般采用叔胺)对酸酐的进攻引发反应开始，其主要反应有：(1)促进剂进攻酸酐，生成羧酸盐阴离子；(2)羧酸盐阴离子和环氧基反应，生成氧阴离子；(3)氧阴离子与别的酸酐进行反应，再次生成羧酸盐阴离子。这样，酸酐与环氧基交互反应，逐步进行加成聚合。在促进剂路易斯碱存在的条件下，生成的键全是酯键，未发现如同无促进剂存在时所生成的醚键。 在促进剂存在时，环氧树脂的固化速度也受体系内羟基浓度的支配。因此，添加促进剂对液态环氧树脂非常有效，120～150℃即能完成固化反应。但对于固态环氧树脂，则要充分注意适用期非常短的问题。在促进剂不存在时，从理论上讲，应当一个环氧基对一个酸酐，而实际上仅用化学理论量的80％～90％就足够了。在促进剂存在时，酸酐用量为化学理论量。
半固化片的固化反应机理及常用固化剂概述 2009-8-6 15:14:10 资料来源:PCBcity 作者: 杨金爽 摘要：多层压合是多层电路板制作中一个必不可少的环节。多层压合是指将已完成图形制作的内层芯板和外层铜箔，通过半固化片在高温高压下发生聚合反应生成固体聚合物，从而使两者粘结在一起。半固化片中所含固化剂的种类将决定半固化片——环氧树脂发生固化反应的历程以及生成的固体聚合物的性能。本文介绍了几种常见的固化剂以及在这种固化剂作用下的固化反应机理。 关键词：固化反应；固化剂 1 引言 目前普遍使用的半固化片中所采用的树脂成分主要为环氧树脂。环氧树脂是泛指分子中有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，其环氧基团可以位于分子链的末端、中间或呈环状结构。正是由于活泼环氧基团的存在，才可使环氧树脂与固化剂在一定的条件下发生固化反应，生成立体网状结构的产物，从而显现出各种优良的性能。固化剂在环氧树脂的应用中是必不可少的，有些固化剂不同于催化剂，它在固化反应中既起到催化作用，又与树脂相互交联生成交联聚合物。因此固化剂在某种程度上对固化反应起着决定性作用，它决定了固化反应历程和所生成的交联聚合物的性质。半固化片中所添加的固化剂都是潜伏型固化剂，即在室温条件下可与环氧树脂较长期稳定地存在，而在高温高压或者光照等特殊条件下才具有反应活性，使环氧树脂固化。本文对于常用的潜伏型固化剂进行介绍，并以最常见的环氧树脂类型——二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A 型环氧树脂）为例，介绍了添加不同固化剂时，所发生固化反应的机理。 2 固化剂的种类 2.1 按照官能团分类 （1）胺类 胺类固化剂包括脂肪族胺类和芳香族二胺类。其中脂肪族胺类中最常用的是乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等，通常为了降低其固化活性，提高贮存运输的稳定性，可以将其进行化学改性，与有机酮类化合物进行亲核加成反应，生成酮亚胺类物质。 经过改性制得的芳香族二胺固化剂具有优良的性能，毒性低、吸水率低，从而使其贮存更加方便，而Tg 高则使板材的尺寸更加稳定。二氨基二苯砜（DDS ）是目前研究最成熟的芳香族固化剂，由于具有强吸电子的砜基，所以它
3.8 环氧树脂通过逐步聚合反应的固化 环氧树脂的固化剂，大致分为两类： （1）反应型固化剂 可与EP 分子进行加成，并通过逐步聚合反应的历程使它交联成体型网状结构。 特征：一般都含有活泼氢原子，在反应过程中伴有氢原子的转移。如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚等。 （2）催化型固化剂 可引发树脂中的环氧基按阳离子或阴离子聚合的历程进行固化反应。 如叔胺、咪唑、三氟化硼络合物等。 3.8.1 脂肪族多元胺 1、反应机理 2 H CH CH 2 R N O R N CH 2OH CH + OH 如被酸促进（先形成氢键）
形成三分子过渡状态（慢） X R"NH CH 2O CH R R' + _ 三分子过渡状态使环氧基开环 X R" N + _ 质子转移（快）
2、常用固化剂 乙二胺2H 2N CH 2 CH 2 N 二乙烯三胺 H 2H 2 N CH 2CH 2N CH 2CH 2N 三乙烯四胺H 2 H 2 H N CH 2CH 2N CH 2CH 2N CH 2CH 2N 四 乙 烯 五 胺 H 2 H 2 H H N CH 2CH 2N CH 2CH 2N CH 2CH 2N CH 2CH 2N 多乙烯多胺 H 2N CH 2CH 2N CH 2 n 试比较它们的活性、粘度、挥发性与固化物韧性的相对大小？ 脂肪胺类固化剂的特点 （1）活性高，可室温固化。 （2）反应剧烈放热，适用期短； （3）一般需后固化。室温固化7d 左右，再经 2h/80~100℃后固化，性能更好； （4）固化物的热变形温度较低，一般为80~90 ℃； （5）固化物脆性较大； （6）挥发性和毒性较大。 课前回顾 1、海因环氧树脂的结构式与主要性能特点？ 2、二氧化双环戊二烯基醚环氧树脂的特点？ 3、TDE-85环氧树脂的结构式与性能特点？ 4、脂肪族环氧树脂的特点及用途？ 5. 有机硅环氧树脂的特点？ 6、环氧树脂的固化剂可分为哪两类，分别按什么反应历程进行固化?特点是什么？两类固化剂的代表有哪些？ 7、脂肪族多元胺固化剂的催化剂有哪些？活性顺序是怎样的？ 8、常用的脂肪族多元胺有哪些？多乙烯多胺的结构通式？它们的活性与挥发性相对大小顺序？ 9、脂肪族多元胺类环氧固化剂的主要特点有哪些？ 3、 化学计量 胺的用量（phr ）= 胺当量×环氧值 胺当量= 胺的相对分子量÷胺中活泼氢的个数 phr 意义：每100份树脂所需固化剂的质量份数。
与环氧树脂发生化学反应,形成网状立体聚合物,把复合材料骨材包络在网状体之中.促成固化反应的物质. 二、环氧树脂固化剂分类 (一). 按化学结构分为碱性和酸性 1碱性固化剂：脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类。 2酸性固化剂：有机酸酐、三氟化硼及络合物。 (二) 按固化机理分为加成型和催化型 1加成型固化剂：脂肪胺类、芳香族、脂肪环类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺。 2催化型固化剂：三级胺类和咪唑类。 三、典型环氧树脂固化剂固化机理 (一)．胺类固化机理 １.一级胺固化机理 若按氮原子上取代基（Ｒ）数目可分为一级胺、二级胺和三级胺；若按Ｎ数目可分为单胺、双胺和多胺；按结构可分为脂肪胺、脂环胺和芳香胺。 一级胺对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行，每一个活泼氢可以打开一个环氧基团，使之交联固化。芳香胺与脂环胺的固化机理与一级胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）①与环氧基反应生成二级胺②与另一环氧基反应生成三级胺③生成的羟基与环氧树脂反应 2.固化促进机理：在固化体系中加入含给质子基团的化合物如苯酚，就会促进胺类固化，这可能是一个双分子反应机理，即给质子体羟基上的固发氢首先与环氧基上的氧形成氢键，是环氧基进一步极化，有利于胺类的N对环氧基的亲核进攻，同时完成氢原子的加成。 (二).有机酸酐固化剂特点和反应机理 酸酐类固化剂优点：1.挥发性小，毒性低，对皮肤的刺激性小；2.对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以加入较多的填料以改性，有利于降低成本； 3.使用期长，操作方便。缺点:：1.由于固化反应较慢，收缩率较小；2.所需的固化温度相对比较高，3.不易改性； 4.贮存时易吸湿生成游离酸造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)； 5.固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些。 这一类固化反应以有无促进剂的存在分成两种形式 (I)、在无促进剂存在时，首先环氧树脂中的羟基与酸酐反应，打开酸酐，然后进行加成聚合反应，其顺序如下：(1)羟基对酸酐反应，生成酯键和羧酸；(2)羧酸对环氧基加成，生成羟基；(3)生成的羟基与其他酐基继续反应。这个反应过程反复进行，生成体型聚合物。另外，在此种体系中，由于处于酸性状态，与上述反应平行进行的反应是别的环氧基与羟基的反应，生成醚键。从上述机理中可以看出，固化物中含有醚键和酯键两种结构，而且反应速度受环氧基浓度、羟基浓度的支配。 (II)、在促进剂存在的条件下，酸酐固化反应用路易斯碱促进。促进剂(一般采用叔胺)对酸酐的进攻引发反应开始，其主要反应有：(1)促进剂进攻酸酐，生成羧酸盐
环氧树脂得固化机理及其常用固化剂 反应机理 酸催化反应机理催化剂:质子给予体，促进顺序：酸〉酚>水>醇 固化剂分类 反应型固化剂 ?可与EＰ分子进行加成,通过逐步聚合反应交联成体型网状结构 ?一般含有活泼氢,反应中伴随氢原子转移,如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇与多元酚 催化型固化剂 ?环氧基按阳离子或阴离子聚合机理进行固化,如叔胺、咪唑、三氟化硼络合物 常见固化剂 ?脂肪胺固化剂 ?芳香族多元胺
?改性多元胺 ?多元硫醇 ?酸酐类固化剂 脂肪胺固化剂 脂肪胺固化特点： ?活性高,可室温固化 ?反应剧烈放热,适用期短 ?一般需后固化,室温７ｄ再80-1００℃2h ?固化物热形变温度低，一般８0—90℃ ?固化物脆性大 ?挥发性及毒性大 芳香族多元胺
芳香族多胺特点： ?固化物耐热性好,耐化学性机械强度均优于脂肪族多元胺 ?活性低,大多加热固化 ?氮原子因苯环导致电子云密度降低，碱性减弱，以及苯环位阻效应 ?多为固体,熔点高,工艺性差 ?液化，低共熔点混合，多元胺与单缩水甘油醚加成 改性多元胺 a、环氧化合物加成: ?加成物分子量变大，沸点粘度增加，挥发性与毒性减弱，改善原有脆性ｂ、迈克尔加成： ?丙烯腈与多元胺
?胺得活泼氢对α,β不饱与键能迅速加成 ?腈乙基化物降低活性，改善与EP相容性特别有效 c、曼尼斯加成： 曼尼斯反应(Ｍaｎnich reａcｔion）为多元胺与甲醛、苯酚缩合三分子缩合。 ?产物能在低温、潮湿、水下施工固化EＰ ?典型产品T－3１：二乙烯三胺+甲醛+苯酚 ?适应土木工程用于混凝土、钢材、瓷砖等材料 ?粘结得快速修复与加固 d、硫脲—多元胺缩合： ?硫脲与脂肪族多元胺加热至100℃缩合放出氨气 ?能在极低温下(0℃以下）固化EP e、聚酰胺化:
双酚A型环氧树脂 1、合成原理 平均相对分子质量的大小可将双酚A型环氧树脂分为： 液态双酚A型环氧树脂(低相对分子质量环氧树脂、软树脂)。平均相对分子质量较低，平均聚合度n＝0～1.8。当n＝0～l时，室温下为液体，如EP0144l-310(E-51)，EP0l451-310(E-44)，EP01551-310(E-42)等。当n＝1～1.8时为半固体，软化点＜55℃，如E-3l。 固态双酚A型环氧树脂。平均相对分子质量较高。n＝1.8～19。当n＝1.8～5时为中等相对分子质量环氧树脂。软化点为55～95℃。如EP0l661-310(E-20)，EP01617-310(E-12)等。当n＞5时为高相对分子质量环氧树脂。软化点＞100℃。如EP0l68l-410(E-06)，EP0l69l-410(E-03)等。 通常环氧树脂的n＝0～19，其相对分子质量＜6000，为低聚物。若n＞100，就具有高聚物的性能。这样的树脂专门命名为苯氧基树脂(phenoxyesin)，以区别于一般的环氧树脂。苯氧基树脂的相对分子质量较大，通常为3～4万，环氧基含量非常少。实际上它是一种热塑性高聚物，其最终的使用性能没有必要通过环氧基的固化来提供。然而它含有大量仲羟基，可用作化学改性点和交联点。例如可与异氰酸酯或三聚氰胺—甲醛树脂进行反应。 2、合成方法 (1)液态双酚A型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种：一步法和二步法。一步法 又可分为一次加碱法和二次加碱法。二步法又可分为间歇法和连续法。 一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚，即开环和闭环反应在同一反应条件下进行的。目前国内产量最大的E-44环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。 二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂(如季铵盐)作用下，第一步通过加成反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体，第二步在NaOH存在下进行闭环反应，生成环氧树脂。二步法的优点是：反应时间短；操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。国产E-51、E-54环氧树脂就是采用二步法工艺合成的。 (2)固态双酚A型环氧树脂的合成方法大体上也可分为两种：一步法和二步法。一步法 又可分为水洗法、溶剂萃取法和溶剂法。二步法又可分为本体聚合法和催化聚合法。 一步法(国外称T affy法)工艺是将双酚A与环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于制造中等相对分子质量的固态环氧树脂。国内生产的E-20、E-14、E-12等环氧树脂基本上均采用此法。其中水洗法是先将双酚A溶于10％的NaOH水溶液中，在一定内有两种方法。其中本体聚合法是将液态双酚A型环氧树脂和双酚A在反应釜中先加热溶解后，再在200℃高温反应2h即可得到产品。此法是在高温进行反应，所以副反应多，生成物中有支链结构。不仅环氧值偏低，而且溶解性很差，甚至反应中会凝锅。催化聚合法是将液态双酚A型环氧树脂和双酚A在反应釜中加热至80～120℃使其溶解，然后加入催化剂使之发生反应，让其放热自然升温。放热完毕冷至150～170℃反应1．5h，经过滤即得成品。 一步法合成时，反应是在水中呈乳状液进行的。在制备高相对分子质量树脂时，后处理较困难。制得的树脂相对分子质量分布较宽，有机氯含量高。不易得到环氧值高、软化点亦高的产品，以适应粉末涂料的要求。而二步法合成时，反应呈均相进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂相对分子质量分布较窄，有机氯含量较低，环氧值和软化点
环氧树脂用固化促进剂 H、C()NH 2、一S02NH 2、一S03NHR的试剂都对反应起促进作用。例如酚类(苯酚、氯代酚、间苯二酚)、酸类(水杨酸)、酰胺类等都可作促进剂使用，一般用量5～10份。凡是含有一OR(R≠H)、一C(1)OR、一SO3R、一CONR 2、一C02NR 2、一SO2NH 2、N02等的试剂都有抑制作用。酸酐类固化剂与环氧树脂的固化反应慢，一般都要加入促进剂，常用叔胺、季铵盐，有时也用有机酸盐和氢氧化钾。常用的固化剂促进剂有有机胺类，例如叔胺、甲基二乙醇胺和胺基苯酚等。常用的适用于双组份环氧树脂地坪漆的胺类固化促进剂品牌有DMP-30（天津），HY960叔胺加速剂（美国），OP-8658/DP-300涂膜干燥、固化促进剂（台湾）。除了胺类固化剂促进剂外，有时也可以使用酸类固化促进剂，例如水杨酸，并且在较低气温时还可以适当地加入季铵盐。为了对环氧树脂起到增塑的效果，并降低低分子量环氧树脂成膜后的脆性，有些环氧树脂地坪漆的固化剂的组分配比是：胺类固化剂：苯甲醇：水杨酸：季铵盐=50：（40-48）：（2-10）：（0-3）。其中，苯甲醇作为水杨酸的溶剂，并起到对
环氧树脂增塑的作用，能降低低分子量环氧树脂成膜后的脆性。季铵盐类又称四级胺盐，铵离子中4个氢原子被烃基取代形成的化合物，结构通式为R4N+x一，其中R可以是相同或不同的烃基，X多为卤素原子，也可以是酸根。季铵盐是一种较有前途的潜伏性促进剂，促进机理类似于叔胺的羧酸复盐，对环氧树脂/酸酐体系的促进作用同叔胺一样，但室温储存期约是叔胺的8倍，而固化物的物理力学性能略好于叔胺促进体系。例如苄基三乙基氯化铵，当温度<80℃时按阳离子机理进行反应，而在120℃以上季铵盐分解成叔胺和卤代烷，按阴离子机理催化固化反应。
固化剂 1.脂肪族多元胺 1.1 乙二胺（EDA） 由1,2-二氯乙烷（EDC）和氨反应制备。还可由一乙醇胺（MEA）和氨反应制备乙二胺。 对于脂肪胺，伯胺基与环氧的反应速度约为仲胺的2倍。但环氧基与伯胺的反应与生成的仲胺基和环氧基的反应几乎是同时进行的。伯胺易与空气中的二氧化碳反应生成白色的固体碳酸铵盐，不能与环氧基发生反应，但加热可以放出二氧化碳，可继续反应。 1.2 二亚乙基三胺（DETA） 在25℃下24小时内就能充分固化，7d可以达到最高值，加热进行后固化，其性能可以得到进一步改善。 二亚乙基三胺的粘度非常低，与空气接触生产白烟，环氧当量为185的双酚A型环氧树脂其计算用量为11%。在其化学计算量的当量点附近有最大的交联密度。而实际用量为化学计算量的75%即可，有助于减少固化放热。 以二亚乙基三胺固化的环氧树脂有良好的耐化学药品性。 二亚乙基三胺的变性物： 二亚乙基三胺与环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）的加成物。生成N，N’-二羟乙基二亚乙基三胺，由于加成物中含有羟基，加速了环氧树脂的固化速度，其适用期比二亚乙基三胺要短。固化放热温度随羟乙基化程度提高而降低。且改善了固化剂对树脂的溶解性，降低了
固化剂的挥发性和毒性。但其吸湿性变强。 二亚乙基三胺与丙烯晴的加成反应成为氰乙基化反应，加成后反应活性降低，适用期增长，受湿度的影响也变难。随着氰乙基化程度的增加，最高放热温度降低，树脂固化物的耐溶剂性得到改善，特别是耐氯化溶剂性能，但固化物电性能有所下降。 二亚乙基三胺与甲醛或多聚甲醛的反应称作羟甲基化反应，可制成一种低毒性的固化剂，适用期较短，适用于快速固化的要求。 二亚乙基三胺与环氧树脂及单环氧化物反应，生成具有羟基和氨基的胺加成物，由于加成物的分子量较大，挥发性小，没有胺臭味，毒性亦低，与树脂的配合量较多，称量不严格，生成的羟基具有促进其固化的作用，由于胺加成物的粘度高，使适用期变短。 二乙胺基三胺与酚、醛的反应成为曼尼期反应，三元反应生成物成为曼尼期碱。由于反应生成物的分子结构里含有酚羟基、氨基、仲胺基使得该类固化剂固化速度快，可在低温、潮湿或水下固化。 二亚乙基三胺与有机酸、有机酸酯的反应加成物 二亚乙基三胺与桐油、丙烯酸酯、水杨酸甲酯、癸二酸、二元羧酸酯、环氧油酸乙酯、环氧树脂、二酮丙烯酰胺的加成物。 三亚乙基四胺和四亚乙基五胺及其变性物，二者的蒸汽压比二亚
环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：（1）固化剂；（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂；（5）其它。 其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。 由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。现将它们的选择方法简介于下： （一）环氧树脂的选择 1、从用途上选择 作粘接剂时最好选用中等环氧值（）的树脂，如6101、634；作浇注料时最好选用高环氧值（>）的树脂，如618、6101；作涂料用的一般选用低环氧值（<）的树脂，如601、604、607、609等。 2、从机械强度上选择 环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关，环氧值高固化后交联度也高，环氧值低固化后交联度也低，故引起强度上的差异。 3、从操作要求上选择 不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，可选择环氧值较低的树脂；如希望渗透性也，强度较好的，可选用环氧值较高的树脂。 （二）、固化剂的选择 1、固化剂种类： 常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。 2、固化剂的用量 （1）胺类作交联剂时按下式计算： 胺类用量=MG/Hn
式中： M=胺分子量 Hn=含活泼氢数目 G=环氧值（每100克环氧树脂中所含的环氧当量数） 改变的范围不多于10-20%，若用过量的胺固化时，会使树脂变脆。若用量过少则固化不完善。（2）用酸酐类时按下式计算： 酸酐用量=MG（~1）/100式中： M=酸酐分子量 G=环氧值（~1）为实验系数 3、选择固化剂的原则：固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择。 （1）、从性能要求上选择：有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂。 （2）、从固化方法上选择：有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂。 （3）、从适用期上选择：所谓适用期，就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时止的时间。要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。 （4）、从安全上选择：一般要求毒性小的为好，便于安全生产。 （5）、从成本上选择。 （三）、改性剂的选择 改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。常用改性剂有： （1）、聚硫橡胶：可提高冲击强度和抗剥性能。 （2）、聚酰胺树脂：可改善脆性，提高粘接能力。 （3）、聚乙烯醇叔丁醛：提高抗冲击鞣性。 （4）、丁腈橡胶类：提高抗冲击鞣性。 （5）、酚醛树脂类：可改善耐温及耐腐蚀性能。 （6）、聚酯树脂：提高抗冲击鞣性。 （7）、尿醛三聚氰胺树脂：增加抗化学性能和强度。
新型高效高效环氧树脂固化促进剂的研制及应用 刘守贵廖虹 ( 晨光化工研究院，四川富顺643201 ) 摘要：采用精制双酚A生产的环氧树脂纯度高，凝胶化时间较长，例如环氧树脂——桐油酸酐固化体系未加促进剂时其凝胶化时间≥20min（200℃），加入少量由氮杂环化合物和多元醇醚复配的促进剂后即可缩短凝胶化时间，达到用户提出的3～5min（200℃）的要求。 关键词：环氧树脂；促进剂；应用 前言 随着环境保护及电子、电工产品质量提高的要求，生产环氧树脂所用的原料双酚A的生产工艺已由离子交换树脂法取代落后的硫酸法、氯化氢法，生产出的双酚A色泽浅、纯度高，仅含有极微量的杂质如异构体、游离酚、烯丙基酚等。采用高纯双酚A生产的双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）纯度高，但应用中也出现了一些问题，例如环氧树脂——酸酐固化体系出现凝胶时间长，固化温度高，固化时间长，如采用环氧树脂——桐油酸酐（TOA）固化体系进行大型电机云母绝缘带的粘接或配制少（无）溶剂环氧漆时就存在上述缺陷，因此部分用户感到用“精”双酚A生产的树脂不如“粗”双酚A生产的树脂使用方便，主要表现在凝胶化时间长，脆性大，韧性不好，粘接力差等，导致产品易开裂，合格率降低。原因在于硫酸法生产的“粗”双酚A中含有较多量的游离酚、异构体、磺酸类物质及其它未知杂质，对环氧树脂——酸酐固化体系的固化有促进和增韧作用。本文研制了一种新型高效的环氧树脂固化促进剂，应用于精制双酚A环氧树脂—桐油酸酐固化体系，使凝胶化时间由20～30min（200℃）缩短为3～5min（200℃），而且固化过程稳定，具有增韧作用。 1促进剂的配制原理 常用的环氧树脂——酸酐固化体系的促进剂类型有叔胺类，季铵盐类，氮杂环化合物等。如DMP－30（k－54），N．N－二甲基苄胺，间苯二甲胺，咪唑类，吡啶类，醇胺类等。 为了克服树脂固化物出现内应力变大，韧性差，抗冲击性差的缺陷，需要加入一种活性增韧剂来克服这一缺陷。适合作为环氧树脂活性增韧剂的物质主要有环氧酯（如环氧大豆油，硬脂酸环氧酯等）、合成橡胶（如液态聚硫橡胶，CTBN，ATBN等）、聚酰胺树脂（如低分子量液态聚酰胺等）、聚酯树脂（如各种聚酯，不饱和聚酯等）、酸酐聚合物（如聚癸二酸酐、聚壬二酸酐等）、聚氨酯等、有机硅改性剂等。 考虑工艺性、相溶性、稳定性和树脂固化物的增韧效果，选择聚醚类物质作为促进剂配方中的增韧组份，该分子结构中含有羟基，高温下能与环氧基团开环聚合，由于分子链为柔性链结构，能显著降低树脂固化物的脆性，提高冲击强度和延伸率，降低固化收缩率，减少树脂固化物内部应力。 2促进剂的配制及其性能 2.1合成过程 将氮杂环化合物A与多元醇聚醚B根61据一定的比例加入三口烧瓶搅拌，升温至100～150℃，维持反应1～1．5h，冷却至室温即得黄色粘稠液体促进剂C。
环氧树脂固化反应得原理 环氧树脂固化反应得原理,目前尚不完善,根据所用固化剂得不同,一般认为它通过四种途径得反应而成为热固性产物。(1)环氧基之间开环连接; (2)环氧基与带有活性氢官能团得固化剂反应而交联; (3)环氧基与固化剂中芳香得或脂肪得羟基得反应而交联; (4)环氧基或羟基与固化剂所带基团发生反应而交联。不同种类得固化剂,在硬化过程中其作用也不同、有得固化剂在硬化过程中,不参加到本分子中去,仅起催化作用,如无机物。具有单反应基团得胺、醇、酚等,这种固化剂,叫催化剂、多数固化剂,在硬化过程中参与大分子之间得反应,构成硬化树脂得一部分,如含多反应基团得多元胺、多元醇、多元酸酐等化合物。 1、胺类固化剂胺类固化剂—般使用比较普遍,其硬化速度快,而且黏度也低,使用方便,但产品耐热性不高,介电性能差,并且固化剂本身得毒性较大,易升华、胺类固化剂包括;脂肪族胺类、芳香族胺类与胺得衍生物等。胺本身可以瞧作就是氮得烷基取代物,氨分子(NＨ3)中三个氢可逐步地被烷基取代,生成三种不同得胺。即:伯胺(ＲNH2)、仲胺(R2NH))与叔胺(R3N)、由于胺得种类不同,其硬化作用也不同: (1)伯胺与仲胺得作用含有活泼氢原子得伯胺及仲胺与环氧树脂中得环氧基作用、使环氧基开环生成羟基,生成得羟基再与环氧基起醚化反应,最后生成网状或体型聚合物。(2)叔胺得作用与伯胺、仲胺不同,它只进行催化开环,环氧树脂得环氧基被叔胺开环变成阴离子,这个阴离子又能打开一个新得环氧基环,继续反应下去,最后生成网状或体型
结构得大分子。 2、酸酐类固化剂酸酐就是由羧酸(分子结构中含有羧基—ＣOOH)与脱水剂一起加热时,两个羧基除去一个水分子而生成得化合物。酸酐类固化剂硬化反应速度较缓慢,硬化过程中放热少,使用寿命长,毒性较小,硬化后树脂得性能(如力学强度、耐磨性、耐热性及电性能等)均较好、但由于硬化后含有酯键,容易受碱得侵蚀并且有吸水性,另外除少数在室温下就是液体外。绝大多数就是易升华得固体,而且一般要加热固化。酸酐与环氧树脂得硬化机理,至今尚未完全阐明,比较公认得说法如下:酸酐先与环氧树脂中得羟基起反应而生成单酯,第二步由单酯中得羟基与环氧树脂得环氧基起开环反应而生成双酯,第三步再由其中得羟基对环氧基起开环作用,生成醚基,所以可得到既含醚键,又含有酯基得不溶不熔得体型结构。除了上述反应之外,第一步生成得单酸中得羧基也可能与环氧树脂分子上得羟基起酯化反应,生成双酯。但这不就是主要得反应、 3、树脂类固化剂含有硬化基团得一ＮH一,一ＣＨ２ＯH,一SH,一COOＨ,一OH等得线型合成树脂低聚物,也可作为环氧树脂得固化剂、如低分子聚酰胺。酚醛树脂,苯胺甲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,糠醛树脂,硫树脂,聚酯等、它们分别能对环氧树脂硬化物得耐热性,耐化学性,抗冲击性,介电性,耐水性起到改善作用。常用得就是低分子聚酰胺与酚醛树脂。(1)低分子聚酰胺不同于尼龙型得聚酰胺、它就是亚油酸二聚体或就是桐油酸二聚体与脂肪族多元胺,如乙二胺、二乙烯三胺反应生成得一种琥珀色粘稠状树脂。由于原材料得性质,反
固化促进剂 环氧树脂固化促进剂是一类能加速环氧树脂固化，降低固化温度，缩短固化时间的物质。由于促进剂、固化剂、|环氧基之间以形成电荷偏离的六元环过渡态来实施促进作用，因此亲电性促进剂对亲核性固化剂有效，亲核性促进剂对亲电性固化剂有效。胺类固化环氧树脂时，凡是含有一OH、一COOH、一S03 H、C()NH2、一S02NH2、一S03NHR的试剂都对反应起促进作用。例如酚类(苯酚、氯代酚、间苯二酚)、酸类(水杨酸)、酰胺类等都可作促进剂使用，一般用量5～10份。凡是含有一OR(R≠H)、一C(1)OR、一SO3R、一CONR2、一C02NR2、一SO2NH2、N02等的试剂都有抑制作用。 酸酐类固化剂与环氧树脂的固化反应慢，一般都要加入促进剂，常用叔胺、季铵盐，有时也用有机酸盐和氢氧化钾。 常用的固化剂促进剂有有机胺类，例如叔胺、甲基二乙醇胺和胺基苯酚等。 常用的适用于双组份环氧树脂地坪漆的胺类固化促进剂品牌有DMP-30（天津），HY960叔胺加速剂（美国），OP-8658/DP-300涂膜干燥、固化促进剂（台湾）。 除了胺类固化剂促进剂外，有时也可以使用酸类固化促进剂，例如水杨酸，并且在较低气温时还可以适当地加入季铵盐。为了对环氧树脂起到增塑的效果，并降低低分子量环氧树脂成膜后的脆性，有些环氧树脂地坪漆的固化剂的组分配比是： 胺类固化剂：苯甲醇：水杨酸：季铵盐=50：（40-48）：（2-10）：（0-3）。 其中，苯甲醇作为水杨酸的溶剂，并起到对环氧树脂增塑的作用，能降低低分子量环氧树脂成膜后的脆性。 季铵盐类又称四级胺盐，铵离子中4个氢原子被烃基取代形成的化合物，结构通式为R4N+x一，其中R可以是相同或不同的烃基，X多为卤素原子，也可以是酸根。季铵盐是一种较有前途的潜伏性促进剂，促进机理类似于叔胺的羧酸复盐，对环氧树脂/酸酐体系的促进作用同叔胺一样，但室温储存期约是叔胺的8倍，而固化物的物理力学性能略好于叔胺促
几种典型固化剂对环氧树脂涂料性能的影响 2005-10-10 摘要：本文选取了目前国内市场上常用的几种典型固化剂，进行了系统的应用测试，研究了不同类型的固化剂对环氧树脂类涂料性能的影响，在此基础上提出了环氧树脂涂料适用的固化剂方案以供大家参考。 主题词：固化剂环氧树脂涂料性能 一、前言 目前国内市场上所用的环氧树脂固化剂品种繁多，所述功能也都有不同程度的夸张，而在实际使用中却发现了不少问题，如何才能使用户正确选用固化剂产品，我们在这一方面作了一些研究，从理论和实际应用中进行了具体探讨。 二、理论分析 为了做好这次的对比研究，我们选取了有代表性的几种固化剂样品进行了分析和试验，这几种样品分别是593固化剂、T31固化剂、651固化剂、810固化剂、酮亚胺固化剂、NX-2040等，对这几种固化剂，从文献和资料的介绍看，从其理论上分析具有以下特点： 593固化剂是二亚乙基三胺和环氧丙烷丁基醚加成反应的产物，能在室温下和环氧树脂起固化反应，由于其分子结构中含有C11 的长链结构，因此具有较好的韧性和弯曲、冲击强度。 T31固化剂是多胺、甲醛、苯酚经曼尼斯反应而成的曼尼斯加成多元胺，T31固化剂是实际无毒等级的固化剂，应用安全，并能在低温下固化双酚A型环氧树脂，可在湿度80%和水下应用，固化收缩率小。 651固化剂是一种聚酰胺类环氧树脂固化剂，由桐油酸和多元胺反应制成的桐油酸二聚体多元胺，由于结构中含有较长的脂肪酸碳链和氨基，可使固化产物具有高的弹性和粘接力及耐水性，它的施工性能较好，配料比例比较宽，毒性小，基本无挥发物，能在潮湿的金属和混凝土表面施工，缺点是固化速度较慢，耐热性比较低，热变形温度低，耐汽油、烃类溶剂性差。 810固化剂是改性胺类固化剂，在水下、潮湿、低温（0℃）、干燥等条件下，均能固化环氧树脂，也可在带水的表面上进行涂装，具有良好的浸润性。 酮亚胺固化剂是酮类与多元胺反应制得的产物，使用酮亚胺类固化剂能配制成潮湿条件和水下固化涂料。 NX-2040是美国卡德莱生产的一种性能独特的，不含苯酚的，多用途取代酚醛胺环氧树脂固化剂。它的分子结构上即带憎水性优异的长脂肪链，常温反应活性高的脂肪胺，又含抗化学腐蚀的苯环结构。使它即具有一般酚醛胺的低温，潮湿快速固化，又有一般低分子聚酰胺固化剂的长操作期，优异的柔韧性和较宽的树脂混合比。它的独特结构，使它在环保型，高性能，低成本，多用途，快速固化，重防腐环氧树脂涂料中得到广泛的应用。 三、试验条件 为了便于比较固化剂的性能，本文按照固化剂说明的配比用量，用同一种环氧树脂材料进行了固化反应，在常温下经过二十四小时后，测其机械性能，并经过了一周时间的保养期，然后在同时进行化学性能的测试。
典型环氧树脂固化剂固化机理 时间:2009-10-20来源:未知浏览量:444 一．胺类固化机理 １.一级胺固化机理 若按氮原子上取代基（Ｒ）数目可分为一级胺、二级胺和三级胺；若按Ｎ数目可分为单胺、双胺和多胺；按结构可分为脂肪胺、脂环胺和芳香胺。 一级胺对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行，每一个活泼氢可以打开一个环氧基团，使之交联固化。芳香胺与脂环胺的固化机理与一级胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）① 与环氧基反应生成二级胺② 与另一环氧基反应生成三级胺 ③ 生成的羟基与环氧树脂反应 2.固化促进机理：在固化体系中加入含给质子基团的化合物如苯酚，就会促进胺类固化，这可能是一个双分子反应机理，即给质子体羟基上的固发氢首先与环氧基上的氧形成氢键，是环氧基进一步极化，有利于胺类的N对环氧基的亲核进攻，同时完成氢原子的加成。 二.有机酸酐固化剂特点和反应机理 酸酐类固化剂优点：1.挥发性小，毒性小，对皮肤的刺激性小；2.对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以加入较多的填料以改性，有利于降低成本；3.使用期长，操作方便。 缺点:：1.由于固化反应较慢，收缩率较小；2.所需的固化温度相对比较高，3.不易改性；4.贮存时易吸湿生成游离酸造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)；5.固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些。 这一类固化反应以有无促进剂的存在分成两种形式 1、在无促进剂存在时，首先环氧树脂中的羟基与酸酐反应，打开酸酐，然后进行加成聚合反应，其顺序如下：(1)羟基对酸酐反应，生成酯键和羧酸；(2)羧酸对环氧基加成，生成羟基；(3)生成的羟基与其他酐基继续反应。这个反应过程反复进行，生成体型聚合物。另外，在此种体系中，由于处于酸性状态，与上述反应平行进行的反应是别的环氧基与羟基的反应，生成醚键。从上述机理中可以看出，固化物中含有醚键和酯键两种结构，而且反应速度受环氧基浓度、羟基浓度的支配。 2、在促进剂存在的条件下，酸酐固化反应用路易斯碱促进。促进剂(一般采用叔胺)对酸酐的进攻引发反应开始，其主要反应有：(1)促进剂进攻酸酐，生成羧酸盐阴离子；(2)羧酸盐阴离子和环氧基反应，生成氧阴离子；(3)氧阴离子与别的酸酐进行反应，再次生成羧酸盐阴离子。这样，酸酐与环氧基交互反应，逐步进行加成聚合。在促进剂路易斯碱存在的条件下，生成的键全是酯键，未发现如同无促进剂存在时所生成的醚键。在促进剂存在时，环氧树脂的固化速度也受体系内羟基浓度的支配。因此，添加促进剂对液态环氧树脂非常有效，120～150℃即能完成固化反应。但对于固态环氧树脂，则要充分注意适用期非常短的问题。在促进剂不存在时，从理论上讲，应当一个环氧基对一个酸酐，而实际上仅用化学理论量的80％～90％就足够了。在促进剂存在时，酸酐用量为化学理论量。