環(huán)氧樹脂固化劑特點和反應(yīng)機理.doc

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1、.環(huán)氧樹脂有機酸酐固化劑特點和反應(yīng)機理有機酸酐類固化劑，也屬于加成聚合型固化劑。早在1936年，瑞士的Dr．pierreCastan就開始用鄰苯二甲酸酐固化的環(huán)氧樹脂作假牙的材料。這一用法后來還在英國和美國申請了專利。酸酐類用作固化劑在1943年美國就有專利報導(dǎo)。酸酐類固化劑用于大型澆鑄等重電部門，至今仍是這類固化劑應(yīng)用的主要方向。日本這類固化劑消費量每年在3kt以上，約占環(huán)氧樹脂固化劑全部用量的23％，僅次于有機多胺的用量。在我國，以鄰苯二甲酸酐為固化劑的環(huán)氧樹脂澆鑄、以桐油酸酐為固化劑的環(huán)氧樹脂電機絕緣，都有20多年的應(yīng)用歷史。近年來，隨著電氣、電子工業(yè)的發(fā)展，酸酐類固化劑在

2、中、小型電器方面也獲得廣泛的應(yīng)用，特別是弱電方面，也獲得了充分重視，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。酸酐類固化劑與多元胺類固化劑相比，有許多優(yōu)點。從操作工藝性上看，主要有以下幾點：一是揮發(fā)性小，毒性低，對皮膚的刺激性?。欢菍Νh(huán)氧樹脂的配合量大，與環(huán)氧樹脂混熔后粘度低，可以加入較多的填料以改性，有利于降低成本；三是使用期長，操作方便。從固化物的性質(zhì)上看，它主要特征有：一是由于固化反應(yīng)較慢，收縮率較??；二是有較高的熱變形溫度，耐熱性能優(yōu)良，固化物色澤淺；三是機械、電性能優(yōu)良。但是，酸酐類固化劑所需的固化溫度相對比較高，固化周期也比較長

3、；不容易改性；在貯存時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)；固化產(chǎn)物的耐堿、耐溶劑性能相對要差一些，等等，則是這類固化劑的不足之處。在已知的酸酐化合物中，多數(shù)正在被廣泛用作環(huán)氧樹脂固化劑，大約有20余種，可以分為單一型、混合型、共熔混合型。從化學結(jié)構(gòu)上分，則可分為直鏈型、脂環(huán)型、芳香型、鹵代酸酐型；如按官能團分類，又有單官能團型、兩官能團型，兩官能團以上的多官能團型無實用價值。和多胺類固化劑的情況相類似，官能團的數(shù)量也直接影響固化物的耐熱性；另外，也可按游離酸的存在與否分類，因為游離酸的存在對固化反應(yīng)起著促進作用。這一類固化反應(yīng)以有無促進劑的存在分成兩種

4、形式——一、在無促進劑存在時，首先環(huán)氧樹脂中的羥基與酸酐反應(yīng)，打開酸酐，然后進行加成聚合反應(yīng)，其順序如下：(1)羥基對酸酐反應(yīng)，生成酯鍵和羧酸；(2)羧酸對環(huán)氧基加成，生成羥基；(3)生成的羥基與其他酐基繼續(xù)反應(yīng)。這個反應(yīng)過程反復(fù)進行，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。二、在促進劑存在的條件下，酸酐固化反應(yīng)用路易斯堿促進。促進劑(一般采用叔胺)對酸酐的進攻引發(fā)反應(yīng)開始，其主要反應(yīng)有：(1)促進劑進攻酸酐，生

5、成羧酸鹽陰離子；(2)羧酸鹽陰離子和環(huán)氧基反應(yīng)，生成氧陰離子；(3)氧陰離子與別的酸酐進行反應(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)，逐步進行加成聚合。在促進劑路易斯堿存在的條件下，生成的鍵全是酯鍵，未發(fā)現(xiàn)如同無促進劑存在時所生成的醚鍵。在促進劑存在時，環(huán)氧樹脂的固化速度也受體系內(nèi)羥基濃度的支配。因此，添加促進劑對液態(tài)環(huán)氧樹脂非常有效，120～150℃即能完成固化反應(yīng)。但對于固態(tài)環(huán)氧樹脂，則要充分注意適用期非常短的問題。在促進劑不存在時，從理論上講，應(yīng)當一個環(huán)氧基對一個酸酐，而實際上僅用化學理論量的80％～90％就足夠了。在促進劑存在時，酸酐用量為化學理論量。范文..

6、環(huán)氧樹脂各種酸酐固化劑性能一、鄰苯二甲酸酐(PA)鄰苯二甲酸酐為傳統(tǒng)的固化劑，至今用量仍很大，主要用于電器的澆鑄。鄰苯二甲酸酐為白色結(jié)晶，熔點128℃，最大的特點是價格便宜，固化放熱峰低，電氣性能優(yōu)良。鄰苯二甲酸酐加熱時易升華，并且需要在較高的溫度下才能與環(huán)氧樹脂相混熔，這可能導(dǎo)致配合物使用期變短，因此，使用時必須格外注意。二、四氫苯酐(THPA)四氫苯酐是順丁烯二酸酐與丁二烯加成的產(chǎn)物，白色固體，熔點100℃，與環(huán)氧樹脂混合比較困難，但沒有升華性，可以改進PA大型澆鑄配方的組份。可用于電器澆鑄方面，也可以用于粉末涂料、環(huán)氧樹脂傳遞膜塑料的固化劑。此外，還可以與苯酐、六氫苯酐一起

7、混合作固化劑使用。THPA經(jīng)異構(gòu)化，形成以下四種異構(gòu)體。這四種異構(gòu)體組成的混合物，在室溫下為液態(tài)，這種類型的固化劑，天津市津東化工廠生產(chǎn)的牌號為70酸酐。異構(gòu)化的THPA的技術(shù)指標如下——分子質(zhì)量：152，酸當量：72，比重：1.26，黏度(4*杯)：17.4s，折光指數(shù)n25：1.5021，熔點：室溫液態(tài)。三、六氫苯酐(HHPA)HHPA由THPA加氫而成，白色固體，有吸濕性，熔點36℃，在50～60℃時即易與環(huán)氧樹脂混合，混合物黏度很低，使用期長，固化放熱小，但應(yīng)用的工藝性能