酚醛改性胺环氧树脂固化剂研究进展
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环氧树脂潜伏性固化剂研究进展陈连喜张惠玲雷家珩(武汉理工大学理学院应用化学系,武汉430070)摘要介绍了改性脂肪族胺类、芳香族二胺类、双氰胺类、咪唑类、有机酸酐类、有机酰肼类、路易斯酸一胺络合物类及微胶囊类环氧树脂潜伏性固化剂的研究现状。
关键词:环氧树脂,潜伏性,固化剂,单组分环氧树脂是一类具有良好的粘接性、电绝缘性、化学稳定性的热固性高分子材料,作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体,广泛应用于建筑、机械、电子电气、航空航天等领域。
环氧树脂使用时必须加入固化剂,并在一定条件下进行固化反应,生成立体网状结构的产物,才会显现出各种优良的性能,成为具有真正使用价值的环氧材料。
因此固化剂在环氧树脂的应用中具有不可缺少的,甚至在某种程度上起着决定性的作用。
环氧树脂潜伏性固化剂是近年来国内外环氧树脂固化剂研究的热点nq]。
所谓潜伏性固化剂,是指加入到环氧树脂中与其组成的单组分体系在室温下具有一定的贮存稳定性,而在加热、光照、湿气、加压等条件下能迅速进行固化反应的固化剂,与目前普遍采用的双组分环氧树脂体系相比,由潜伏性固化剂与环氧树脂混合配制而成的单组分环氧树脂体系具有简化生产操作工艺,防止环境污染,提高产品质量,适应现代大规模工业化生产等优点。
环氧树脂潜伏性固化剂的研究一般通过物理和化学的手段,对普通使用低温和高温固化剂的固化活性加以改进,主要采取以下两种改进方法:一是将一些反应活性高而贮存稳定性差的固化剂的反应活性进行封闭、钝化;二是将一些贮存稳定性好而反应活性低的固化剂的反应活性提高、激发。
最终达到使固化剂在室温下加入到环氧树脂中时具有一定的贮存稳定性,而在使用时通过光、热等外界条件将固化剂的反应活性释放出来,从而达到使环氧树脂迅速固化的目的。
本文就国内外环氧树脂潜伏性固化剂的研究进展作一基本概述。
l 环氧树脂潜伏性固化剂1.1 改性脂肪族胺类脂肪族胺类固化剂如乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等是常用的双组分环氧树脂室温固化剂,通过化学改性的方法,将其与有机酮类化合物进行亲核加成反应,脱水生成亚胺是一种封闭、降低其固化活性,提高其贮存稳定性的有效途径。
环氧树脂和酚醛树脂的固化
环氧树脂和酚醛树脂在固化过程中表现出不同的特点。
环氧树脂的固化是通过环氧基团的开环反应实现的。
通常需要与固化剂(例如胺类化合物或酸酐)反应来形成交联结构。
这种固化方式可以在室温下进行,也可以在加热条件下进行加速固化。
环氧树脂固化后形成的网络结构具有高强度、耐化学腐蚀和热稳定性好等优点。
酚醛树脂的固化主要是通过酚醛单体之间发生缩聚反应而实现的。
酚醛树脂固化的关键是制备酚醛预聚体(或称为酚醛树脂胶稀液),然后通过热固化或者酸催化剂的作用,使酚醛预聚体分子之间发生进一步交联反应,形成三维网状结构。
酚醛树脂固化过程需要一定的温度和时间来进行,一般情况下需要在高温条件下加速固化。
固化后的酚醛树脂具有优异的绝缘性能、耐热性、耐化学腐蚀性等优点。
总之,环氧树脂和酚醛树脂的固化过程都是通过交联反应形成网络结构,但是具体的反应条件和反应机理有所不同。
环氧树脂的改性与增韧研究引言环氧树脂是一种重要的聚合物材料,具有优异的力学性能和化学稳定性,在工业领域中广泛应用。
然而,传统的环氧树脂存在一些固有的缺点,如脆性、易开裂和低冲击韧性等。
为了提高环氧树脂的性能,研究人员不断努力开展改性与增韧研究,以满足不同领域对材料性能的需求。
一、环氧树脂的改性方法1. 添加剂改性添加剂是改善环氧树脂性能的常见方法之一。
通过添加不同类型的添加剂,如填料、增塑剂和稀释剂等,可以调整环氧树脂的硬度、抗冲击性和粘附性等性能。
填料的加入可以增加环氧树脂的强度和硬度,同时降低成本。
增塑剂的加入可以提高环氧树脂的柔韧性和延展性,改善其加工性能。
稀释剂的加入可以调节环氧树脂的粘度,降低粘度有利于涂层的施工。
2. 聚合物改性聚合物改性是另一种常见的环氧树脂改性方法。
将其他聚合物与环氧树脂共混,可以改变其力学性能和热性能。
常用的聚合物改性剂包括丙烯酸酯、苯乙烯和聚酰胺等。
通过共混聚合,可以在环氧树脂中引入新的相,从而改善其力学性能和耐热性。
此外,聚氨酯改性剂也常用于环氧树脂的改性,可以提高其抗冲击性和抗裂性。
二、环氧树脂的增韧方法1. 纤维增韧纤维增韧是一种常用的增韧方法,主要通过引入纤维增强相来增加环氧树脂的韧性。
常用的纤维增韧剂包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。
这些纤维增韧剂具有高强度和高模量的特点,可以增加环氧树脂的拉伸强度和韧性。
此外,纤维增韧还能提高环氧树脂的热稳定性和抗老化性能。
2. 橡胶增韧橡胶增韧是另一种常见的增韧方法,通过在环氧树脂中引入橡胶颗粒,可以提高其冲击韧性和拉伸韧性。
常用的橡胶增韧剂包括丁苯橡胶、丙烯酸酯橡胶和乙烯-丙烯橡胶等。
橡胶颗粒能吸收冲击能量,从而有效阻止环氧树脂的开裂和断裂。
此外,橡胶增韧还能提高环氧树脂的耐热性和耐溶剂性。
三、环氧树脂的改性与增韧研究进展随着科学技术的不断发展,环氧树脂的改性与增韧研究取得了显著的进展。
一方面,研究人员通过改变添加剂的类型和含量,实现了对环氧树脂性能的精确调控。
环氧树脂固化反应的原理环氧树脂固化反应的原理,目前尚不完善,根据所用固化剂的不同,一般认为它通过四种途径的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的固化剂反应而交联;(3)环氧基与固化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联;(4)环氧基或羟基与固化剂所带基团发生反应而交联。
不同种类的固化剂,在硬化过程中其作用也不同。
有的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。
具有单反应基团的胺、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的反应,构成硬化树脂的一部分,如含多反应基团的多元胺、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,并且固化剂本身的毒性较大,易升华。
胺类固化剂包括;脂肪族胺类、芳香族胺类和胺的衍生物等。
胺本身可以看作是氮的烷基取代物,氨分子(NH3)中三个氢可逐步地被烷基取代,生成三种不同的胺。
即:伯胺(RNH2)、仲胺(R2NH))和叔胺(R3N)。
由于胺的种类不同,其硬化作用也不同:(1)伯胺和仲胺的作用含有活泼氢原子的伯胺及仲胺与环氧树脂中的环氧基作用。
使环氧基开环生成羟基,生成的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)叔胺的作用与伯胺、仲胺不同,它只进行催化开环,环氧树脂的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的环氧基环,继续反应下去,最后生成网状或体型结构的大分子。
2、酸酐类固化剂酸酐是由羧酸(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的化合物。
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,硬化后树脂的性能(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,容易受碱的侵蚀并且有吸水性,另外除少数在室温下是液体外。
环氧树脂胶粘剂化学改性方法研究进展
聂振宇;韩璐;姜政阳;阙成友
【期刊名称】《中国胶粘剂》
【年(卷),期】2024(33)2
【摘要】环氧树脂是一种应用广泛的胶粘剂材料,但传统环氧胶粘剂往往达不到如今多样化的性能需求,需要改性后使用。
本文从环氧胶粘剂固化关键成分的角度,分类综述了近十年来环氧胶粘剂化学改性方法,如新型环氧树脂和固化剂的合成、复合改性等。
结合近几年的研究热点,对环氧胶粘剂未来的发展方向进行了分析和展望。
【总页数】6页(P22-27)
【作者】聂振宇;韩璐;姜政阳;阙成友
【作者单位】清华大学化学工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ430
【相关文献】
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3.环氧树脂胶粘剂的耐热改性研究进展
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5.环氧树脂结构胶粘剂增韧方法研究进展
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化学与黏合C H E M I S T R YA N DA D H E S I O N收稿日期:2007-01-08 *基金项目:黑龙江科技学院基金项目(200506)作者简介:白云起(1964-),男,黑龙江省鸡西市人,副教授,从事精细化工教学与研究,发表论文十余篇。
环氧树脂的改性研究进展*白云起, 薛丽梅, 刘云夫(黑龙江科技学院,黑龙江哈尔滨150027)摘要:介绍了环氧树脂的特性和环氧树脂改性的主要趋势―提高环氧树脂的韧性,分别论述了橡胶类弹性体增韧环氧树脂、热塑性塑料增韧环氧树脂、热致液晶聚合物增韧环氧树脂、柔性链段固化剂增韧环氧树脂、无机纳米材料改性环氧树脂以及互穿网络(I P N )结构的环氧树脂体系等环氧树脂增韧改性的方法。
同时,对聚氨酯的特性、用聚氨酯改性环氧树脂的六种方法以及互穿聚合物网络技术,进行了较为详细的介绍,并分析了改性环氧树脂目前存在的技术问题。
关键词:环氧树脂;增韧;改性中图分类号:T Q 323.5 文献标识码:A 文章编号:1001-0017(2007)04-0289-04A d v a n c e i n M o d i f i c a t i o n o f E p o x y R e s i nB A I Y u n -q i ,X U EL i -m e i a n dL I UY u n -f u(H e i l o n g j i a n gU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,H a r b i n 150027,C h i n a )A b s t r a c t :S o m e p r o p e r t i e s o f e p o x y r e s i n s a r e i n t r o d u c e da s w e l l a s t h e m a i nt r e n do f m o d i f i c a t i o n w h i c hi s i m p r o v i n g t h e t o u g h -n e s s o f e p o x y r e s i n .S o m e t o u g h e n i n g m o d i f i c a t i o n m e t h o d s f o r e p o x y r e s i n a r e d i s c u s s e d r e s p e c t i v e l y ,s u c h a s r u b b e r e l a s t o m e r t o u g h e -n i n g ,t h e r m o p l a s t i c s t o u g h e n i n g ,t h e r m o t r o p i c l i q u i dc r y s t a l p o l y m e r t o u g h e n i n g ,s o f t s e g m e n t c u r i n g a g e n t t o u g h e n i n g ,i n o r g a n i c n a n o m a t e r i a l s m o d i f i c a t i o na n di n t e r p e n e t r a t i n g p o l y m e r n e t w o r k s (I P N )e p o x y r e s i n s e t c .T h e p r o p e r t i e s o f p o l y u r e t h a n e ,s i x m o d i f i c a t i o n m e t h o d s f o r e p o x y r e s i n u s e d b y p o l y u r e t h a n e a n d I P Nt e c h n o l o g y a r e d e t a i l e d ,a n d t h e c u r r e n t t e c h n o l o g i c a l p r o b l e m s o f m o d i f i c a t i o n o f e p o x y r e s i n s a r e a n a l y z e d .K e yw o r d s :E p o x y r e s i n ;t o u g h e n i n g ;m o d i f i c a t i o n引 言环氧树脂(E P )是聚合物基复合材料[1-2]应用最广泛的基体树脂。
酚醛胺(T-31)环氧树脂固化剂之浅谈摘要:本文介绍了酚醛胺(T-31)系列环氧固化剂及原料的现状和特点,并对酚醛胺(T-31)系列环氧固化剂进行了分代,阐述了第三代酚醛胺(T-31)系列环氧固化剂的系列化、专用化、高档化。
预测和展望了未来的需求和方向。
1 前言酚醛胺(T-31)环氧树脂固化剂在我国已有二十多年的生产历史,它是一种比较理想的环氧树脂常温固化剂,且能在0℃左右、湿度大于80%和水下等环境中固化各种型号的环氧树脂。
由于其分子量不大、粘度低、与环氧树脂的混溶性好、浸润性强、施工方便、固化速度快,因而被大量用在设备和管道防腐、土木建筑工程中的混凝土石料、钢材、瓷砖等材料粘接、嵌缝和涂料行业、玻璃钢行业及近几年兴起的环氧地坪的中、底涂等。
是目前国内用量最大的固化剂品种。
属于无毒等级精细化工产品。
从二十世纪六十年代国外将经曼尼期(mannich )型反应所得酚醛胺用于环氧树脂固化剂领域开始,国内七十年代研制,八十年代初生产至今,除酚用苯酚、醛用甲醛、胺用乙二胺外,已发展到近200家用各种原料生产出多种酚醛胺(T-31)固化剂,改变了率先推出T-31的初衷,多数厂家都叫T-31,少数厂家自己叫的型号也被用户当做T-31固化剂(像703、907、881、TZ 系列)来使用,自然形成了T-31是酚醛胺环氧固化剂的统(通)称(或代名词)。
2 酚醛胺(T-31)固化剂所用原料之现状顾名思义,酚醛胺(T-31)固化剂所用原料主要是酚类、醛类和胺类,见表1: 表1:酚醛胺(T-31)固化剂原料尤其是胺类原料发展较快,三个类型达数十种之多,特别值得一提的是2000年,天择实业推出其生产饲料添加剂的中间体甲基环戊二胺TAC 、TDC 和(2、3二甲基)二亚丁基三胺TAB ,丰富了国内脂环胺和脂肪胺的类型。
2004年TAC 实际产量1000吨,2005.1年该公司已顺利扩产到2000吨规模。
见表2:表2:多胺类型及名称3 酚醛胺(T-31)固化剂之现状酚醛胺(T-31)固化剂是由苯酚、甲醛、多胺经曼尼期(mannich)型反应而得的改性胺类产品。
环氧树脂的改性及其水性化研究环氧树脂是一种重要的高分子材料,具有优异的力学性能、化学稳定性和电气性能等。
然而,环氧树脂也存在一些缺点,如脆性大、易开裂、耐候性差等,这些问题限制了环氧树脂的应用范围。
因此,对环氧树脂进行改性和水性化研究,提高其综合性能和扩大应用领域具有重要意义。
环氧树脂的改性和水性化研究是当前高分子材料领域的热点之一。
在改性方面,研究者们通过引入新型的改性剂和制备方法,改善环氧树脂的韧性和耐候性。
在水性化方面,研究者们将环氧树脂制成水性涂料或水性胶黏剂等,以降低有机挥发物(VOC)的排放和改善作业环境。
然而,现有的改性和水性化方法仍存在一些问题。
如改性剂的添加可能会影响环氧树脂的力学性能和化学稳定性,制备过程也较为复杂。
在水性化方面,由于水性环氧树脂的耐水性和耐候性较差,限制了其应用范围。
环氧树脂的改性主要涉及共聚、共混、交联和扩链等方法。
其中,共聚是常见的改性方法之一,通过在环氧树脂的主链上引入柔性的链段,改善环氧树脂的韧性和耐候性。
共混则是将两种或多种类型的环氧树脂混合在一起,以获得综合性能优异的改性环氧树脂。
交联和扩链则通过增加环氧树脂的分子量,提高其力学性能和化学稳定性。
环氧树脂的水性化是通过引入特定的亲水基团,将环氧树脂制成水性涂料或水性胶黏剂等。
这不仅可以降低VOC的排放,改善作业环境,还可以扩大应用领域,如水性涂料、水性木器漆、水性胶黏剂等。
实现环氧树脂水性化的方法主要有两种:乳化和非乳化法。
乳化法是通过乳化剂的作用,将疏水的环氧树脂颗粒分散在水中,形成稳定的水分散液。
非乳化法则是在环氧树脂中引入亲水基团,使其直接溶于水中。
本研究采用文献综述和实验研究相结合的方法。
通过对国内外相关文献进行梳理和分析,了解环氧树脂改性和水性化的研究现状以及存在的问题。
然后,根据文献综述的结果,设计并实施了一系列实验,以验证改性剂对环氧树脂性能的影响以及不同制备工艺对环氧树脂水性化的影响。
环氧树脂的改性研究进展曾莉;杨云峰;周华【摘要】环氧树脂(EP)是一类应用非常广泛的热固性树脂,在国名经济的发展中占有重要地位,本文综述了改性环氧树脂的最新研究状况,概述了环氧树脂的耐热改性、增韧改性以及阻燃性方面的研究进展,并对环氧树脂改性的新方法进行了展望。
%Epoxy resin(EP) was a kind of thermosetting resin and was widely applied,which occupied an important position in the development of economy.The latest research situation of modified epoxy resin was summarized,including the heat resistant modification,toughening modification and flame retardant.The progress in research of modified by epoxy resin on the new method was also discussed.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)022【总页数】3页(P20-21,24)【关键词】环氧树脂;改性;耐热性;增韧;阻燃性【作者】曾莉;杨云峰;周华【作者单位】中北大学理学院,山西太原030051;中北大学理学院,山西太原030051;中北大学理学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TQ637环氧树脂(EP)是一类非常重要的热固性树脂,它是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一[1]。
加入固化剂固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它与材料的表面具有优异的粘接性能,介电性能良好且固化收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于涂料、电子绝缘材料以及先进复合材料中增强材料的树脂基体等各领域,常用作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。
酚醛树脂的增韧改性研究进展王春秀北京理工大学理学院,(100081)E-mail:wangcx102@摘要:本文综述了酚醛树脂的增韧方法及其增韧机理。
酚醛树脂的增韧改性主要有以下几种途径:外增韧、内增韧、增强材料增韧、纳米粉体增韧。
关键词:酚醛树脂,增韧改性,增韧机理1.引言[1]酚醛树脂是最早实现工业化的合成树脂,迄今已有近百年的历史。
由于其原料易得,价格低廉,生产工艺和设备简单,具有优异的机械性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及烟雾性,因此,它已成为工业部门不可缺少的材料,具有广泛的用途。
然而,由于酚醛树脂结构尚存在一些弱点,固化后的酚醛树脂芳核间仅有亚甲基相连,这种结构造成酚醛树脂脆性大,韧性差。
为适应应用的需要,必须对其进行增韧改性。
面对航天、航空、电子工业、汽车工业等高新技术领域的需要,科技工作者为充分发挥酚醛树脂固有的潜力,在其增韧改性方面做了大量的工作。
直到现在,增韧改性仍是酚醛树脂研究的焦点,提高其韧性也是酚醛树脂发展的一个方向。
2.增韧改性的研究提高酚醛树脂的韧性主要有以下几种途径[2]:(1)在酚醛树脂中加入外增韧物质,如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等;(2)在酚醛树脂中引入内增韧物质,如使酚羟基醚化、在芳核间引入长的亚甲基链及其他柔性基团等;(3)用玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强材料来改善脆性;(4)采用纳米粉体增韧。
通常,在树脂韧性提高的同时,其耐热性下降,有些体系耐热性下降还比较大。
因而,在提高韧性的同时,保证耐热性的稳定也一直是研究的重点,在这方面也取得了一些进展。
2.1 酚醛树脂的外增韧所谓外增韧,就是在酚醛树脂中加入外增韧剂以达到增韧的目的,外增韧剂与酚醛树脂主要以物理共混为主,其中外增韧剂以颗粒相分散在酚醛树脂中。
橡胶是常用的外增韧物质,多选用天然橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶。
另外,采用溶解度参数为7~15的热塑性树脂材料,因与酚醛树脂有良好的混溶性,也是可用的外增韧剂。