酸酐固化剂各项性能
环氧树脂原材料

环氧树脂原材料环氧树脂是一种非常重要的化学原材料,具有广泛的应用领域。
它是通过环氧基团与硬化剂反应形成网状结构的高分子化合物。
环氧树脂具有良好的机械性能、耐化学性、电绝缘性、热稳定性和黏结性能等优点,被广泛应用于电子、电器、航空航天、汽车、建筑、工程塑料、船舶、涂料等领域。
环氧树脂原材料主要包括环氧树脂固化剂、稀释剂和填料等。
环氧树脂固化剂是环氧树脂的重要组成部分,对于最终产品的性能起到至关重要的作用。
常见的固化剂有聚胺类、酸酐类、酚醛类、酰胺类等。
聚胺类固化剂具有固化速度快、固化温度低、强度高、硬度大的优点,广泛应用于电子胶、密封胶、粘结剂等领域。
酸酐类固化剂固化速度适中,固化产物有良好的绝缘性能,可用于制作绝缘层、电子元件封装等。
酚醛类和酰胺类固化剂具有高温稳定性和耐化学性,适用于制作高温胶粘剂、耐化学胶粘剂等。
稀释剂是环氧树脂中起稀释作用的添加剂,能够降低树脂的黏度,改善其使用性能。
稀释剂可以使环氧树脂更易于涂覆、流动性更好、更容易混合并与固化剂反应。
常见的稀释剂有芳香烃、醇类、酮类等。
稀释剂的选择应考虑到其对环保性的影响,尽量选择无毒、无臭、无污染的稀释剂。
填料是环氧树脂中的固体颗粒状物质,能够增加树脂体系的体积,提高材料的机械性能、导热性能和电绝缘性能等。
常见的填料有无机填料和有机填料两种。
无机填料主要包括二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、陶瓷球等;有机填料主要包括纤维素纤维、微胶囊、膨胀微珠等。
填料通过改变环氧树脂的导热性能、粘附性能和耐磨性能等,能够满足不同领域对环氧树脂的性能要求。
综上所述,环氧树脂原材料包括环氧树脂固化剂、稀释剂和填料等,它们的选择和配比对最终产品的性能有重要影响。
在未来的发展中,环氧树脂原材料将会继续完善和创新,以满足不断变化的市场需求。
环氧树脂的固化机理及其常用固化剂

O
CH2
O
O
C
O O—
氧阴离子与酸酐反应生成酯化结构
C
O
也可被路易士酸(如三氟化硼)促进
+
—
R2HN:BF3
O
O +
+
H + R2N:BF3
O
—
H + R2N:BF3
O
C
OH
—
O O
C OH
—
C BF3: NR2
O
OH
—
+ ROH
C
+
C BF3: NR2
C OR
+ R2N:BF3 + H
O
O
生成酯化结构 催化剂直接影响两个竞争反应,即酯化反应与醚化 反应。故有无催化剂,酸酐固化EP的性能有差异,添 加催化剂的性能要好。
催化剂(或促进剂):质子给予体 促进顺序:酸≥酚≥水>醇(催化效应近似正 比于酸度)
CH2 CH O HX R + CH2 CH HXR" R" NH R' HX + CH2 CH O R R'
NH CH2 CH O R
+
_
HX
形成三分子过渡状态(慢)
R" R' NH CH2 CH O R
1、反应机理
O
O + CH OH
O
C C O OH CH
生成含酯链的羧酸
O
O
O
C C O OH CH + CH2 CH O CH2
O
C C O O CH CH2 CH OH CH2
O
O
生成带羟基的二酯
CHOH + CH2 CH CH2 O CH O CH2 CH CH2 OH
环氧树脂固化剂,大致分为两类(1)反应型固化剂可

CH
CH CH2 CH CH
CH
CH2 4 CH3
CH2 5 CH3
然后与2分子DETA进行酰胺化反应
聚酰胺固化剂的特点
(1)挥发性和毒性很小; (2)与EP相容性良好; (3)化学计量要求不严,用量可在40~100phr
间变化; (4)对固化物有很好的增韧效果; (5)放热效应低,适用期较长。 缺点: 固化物的耐热性较低,HDT为60℃左右。
可被路易士碱(如叔胺)促进
O O+ O
R3 N
O
+
C N R3
C O— O
生成羧酸盐阴离子
O
+
C N R3 +
C O—
O
CH2 CH CH2 O
O
+
C N R3
C O CH2 CH CH2
O
O—
O
+
C N R3
C O CH2 CH CH2
O
O—
O
+
O
O
氧阴离子与酸酐反应生成酯化结构
生成氧阴离子
O
+
3.8.2 芳香族多元胺
N H2
N H2
间苯二胺
CH2 N H2 CH2 N H2
间苯二甲胺
H2N
CH2
N H2
4,4’二胺基二苯基甲烷(DDM)
H2N
SO2
N H2
4,4’二胺基二苯砜(DDS)
芳族多元胺固化剂的特点
优点:固化物耐热性、耐化学性、机械强度均比 脂肪族多元胺好。(分子中含一个或多个苯环) 缺点:(1)活性低,大多需加热后固化。 原因:与脂肪族多元胺相比,氮原子上电子云密 度降低,使得碱性减弱,同时还有苯环的位阻效 应; (2)大多为固体,其熔点较高,工艺性较差。
固化剂配比计算

固化剂配比计算方法1、胺类固化剂w(100质量份数树脂所需胺固化剂质量份数)/% =(胺当量/环氧当量)*100质量份数树脂=(胺的分子质量*100质量份数树脂)/(胺分子中活泼氢原子数*环氧当量)=(胺的分子质量/胺分子中活泼氢原子数)*环氧值=(胺的分子质量/胺分子中活泼氢原子数)*(环氧基质量百分数/环氧基分子质量)2、低相对分子量聚酰胺用量计算低相对分子量聚酰胺产品指标说明中常用“胺值“这一指标衡量氨基的多少,陈声锐认为,这不能正常正确反映活泼氢原子的数目,因此不能简单地将胺值作为计算聚酰胺用量的依据。
对于典型的聚酰胺,可以用下式计算用量。
w(聚酰胺)%=(56100/胺值*f)*环氧值n-3式中:56100----------KOH(*10mol)f-------------系数,f=(n+2)/(n+1),n为多亚乙基多胺中CH—的重复数减去1 n n 2 23、酮亚胺用量计算W(酮亚胺)%=(固化剂当量/环氧当量)*100这里的“当量“系指酮亚胺和水完全反应时相当有时在厂家产品规格说明书上除了给出“当量“外,还会给出“有效胺含量“系指酮亚胺和水完全反应时游离出来的反应性多胺(以体积或质量的分数表示)。
4、xx期碱用量计算酚、醛和胺缩合反应制得的产物成为曼尼期碱。
经典的曼尼期碱是由苯酚、甲醛及乙二胺反应制得,应用亦普遍。
按下式计算出的固化剂的量与按最大粘接强度决定的用量彼此很吻合。
Q=(1.3~式中,K为环氧树脂中环氧基的质量分数,%。
5、酸酐固化剂用量计算5.1当使用一种酸酐固化剂时:W(酸酐)%=C*(酸酐当量/环氧当量)*100式中:酸酐当量=酸酐的分子质量/酸酐基的个数C为修正系数,场合不同采用不同的数值C=0.85 ,一般的酸酐0.6,使用含氯酸酐,或使用辛酸亚锡等有机金属盐;1.0,使用叔胺作固化剂;0.8,使用叔胺和M(BF )n盐时5.2使用两种酸酐混合物固化环氧树脂时1)将环氧当量换算成环氧值2)按混合比求出混合酸酐中每种酸酐的当量3)求100g混合酸酐的当量4)求出100g环氧树脂所用酸酐量PU产品中PU固化剂与PU含羟基组份配比、配量的计算方法1计算公式OH值42×100PU固化剂需要量=———×—————×(NCO/OH比)561NCO%OH值——PU含羟基树脂羟值,mgKOH/g561——常数42——NCO当量100——PU含羟基树脂设定固体量2羟值(mgKOH/g)、羟基百分含量(%)、羟基当量之间的换算关系为羟基百分含量=(17/羟基当量)×100羟值=33×羟基百分含量3PU聚酯漆中含羟值树脂占62%(该树脂不挥发份为70%,固体羟值为120),要求计算100份PU聚酯漆应配NCO%为9的PJ01-50固化剂多少(设计要求NCO:OH为1.2:1)?代入计算公式12042×(100×70%×62%)PJ01-50固化剂配量=——×————————————×1.2=43.3份5619即应配NCO%为9的PJ01-50固化剂43.3份。
环氧固化剂的种类

环氧固化剂的种类
环氧树脂是一种非常重要的高性能材料,广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
环氧树脂具有高强度、高刚度、耐热性好、抗化学腐蚀性能强等优点,但是其单独使用时存在一些问题,如硬度差、侵蚀性强、收缩率大等。
因此,需要使用环氧固化剂来改善这些问题,同时提高环氧树脂的性能。
环氧固化剂的种类非常多,下面我们来简单介绍一下:
1.聚酰胺固化剂
聚酰胺固化剂分为三种类型:脂肪族、芳香族和脂肪芳香族三种。
聚酰胺固化剂具有低毒、低挥发、固化速度慢等优点,适用于高温环境下的粘接和涂装。
2.环氧活性膦固化剂
环氧活性膦固化剂是一种新型的环氧固化剂,具有固化速度快、低毒、低挥发、抗化学腐蚀性强等优点。
同时,活性膦键的引入使得环氧树脂的硬度、热稳定性等方面的性能得到了明显提高。
3.多酚类固化剂
多酚类固化剂包括酚醛树脂、酚硫酸树脂、酚醇树脂、酚醇炔树脂等。
这些固化剂具有迅速固化、硬度高、抗化学腐蚀性好等优点,适用于喷涂、浇铸和模压等工艺。
4.氨基固化剂
氨基固化剂主要包括脂肪族、芳香族氨基固化剂以及聚氨酯固化剂等。
这些固化剂具有固化速度快、硬度高、耐化学腐蚀性好等优点,但是存在一定的毒性和挥发性。
5.酸酐固化剂
酸酐固化剂主要指酸酐或其衍生物,如马来酸酐、顺酐等。
这些固化剂通过与环氧树脂中的羟基反应而产生固化作用。
酸酐固化剂具有固化速度快、硬度高、耐化学腐蚀性好等优点,但是不适用于酸性环境下的使用。
以上就是环氧固化剂的主要种类,不同的环氧固化剂具有不同的特点和适用范围,需要根据实际需要进行选择。
(完整版)环氧树脂固化机理

环氧树脂与酸酐类固化剂在有无催化剂的
条件下的固化机理
1. 酸酐固化环氧树脂体系比胺固化的体系具有更加优异的机械物理性能及高温稳定性能。
所以近年来它的应用十分广泛,但需要较高的固化温度和较长固化时间。
酸酐和环氧树脂的反应机理与其有无促进剂存在而有所不同,具体的情况如下:
(1)无促进剂存在时
首先由环氧树脂的羟基与酸酐反应生成含酯链的羧酸:
然后羧酸和环氧树脂的环氧基开环加成反应生成仲羟基:
生成的仲羟基再与另一个环氧基反应:
当然,仲羟基也可与另一个酸酐反应,重复以上步骤,最终引起环氧树脂的固化。
(2)促进剂存在时
在有路易斯碱(如叔胺)作为促进剂时,首先是叔胺进攻酸酐生成羧酸盐阴离子:
然后羧酸盐阴离子与环氧基反应生成氧阴离子:
氧阴离子与另一个酸酐反应生成羧酸盐阴离子:
综上所述,不管是无促进剂的加成聚合反应还是有促进剂的阴离子聚合反应,酸酐固化机理可以概括为:开环-酯化-醚化不断反复进行,直到环氧树脂交联固化。
环氧树脂固化剂的种类和固化机理
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环氧树脂的固化机理及其常用固化剂
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、反应机理催化剂(或促进剂):质子给予体促进顺序:酸≥酚≥水>醇(催化效应近似正比于酸度)如被酸促进(先形成氢键)形成三分子过渡状态(慢)2、常用固化剂四乙烯五胺多乙烯多胺试比较它们的活性、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。
例题:分别用二乙烯三胺和四乙烯五胺固化E-44环氧树脂,试计算固化剂的用量(phr值)。
若E-44用10%的丙酮或者669(环氧值为0.75)稀释后(质量比为100:10),又如何计算? 胺当量(DETA)=103/5=20.6胺当量(TEPA)=189/7=27(1)未稀释,环氧值=0.44Phr(DETA)=0.44×20.6=9.1Phr(TEPA)=0.44×27=11.9(2)用丙酮稀释,环氧值=0.44×100/110=0.4Phr(DETA)=0.4×20.6=8.2Phr(TEPA)=0.4×27=10.8用669稀释,环氧值=0.44×100/110+0.75×10/110=0.468Phr(DETA)=0.468×20.6=9.6Phr(TEPA)=0.468×27=12.63.8.2 芳香族多元胺’二胺基二苯基甲烷(DDM)二胺基二苯砜(DDS)芳族多元胺固化剂的特点优点:固化物耐热性、耐化学性、机械强度均比脂肪族多元胺好。
环氧树脂的固化——高化实验报告
环氧树脂的固化2011011743 分1 黄浩一、实验目的1.了解高分子化学反应的基本原理及特点2.了解环氧树脂的制备及固化反应的原理、特点二、实验原理环氧树脂(epoxy resins),是指分子中带有两个或两个以上环氧基的低分子量物质及其交联固化产物的总称,是一种热固性树脂。
其最重要的一类是双酚A型环氧树脂,它是由环氧氯丙烷与双酚A 在氢氧化钠作用下聚合而成:如下图所示,双酚A环氧树脂中末端的活泼的环氧基和侧羟基赋予树脂反应活性,使它可以与交联剂作用,从而交联成三维结构,即固化;双酚A的苯环骨架提供强韧性和耐热性,亚甲基链赋予树脂柔韧性,这使得它的综合性能优异,可以用作特种塑料;羟基和醚键的高度极性,使环氧树脂分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力,而且因环氧基的高活性,使得它固化速度很快,从而可以作为粘结剂,商业上称作“万能胶”。
因为环氧树脂在未固化前是呈热塑性的线型结构,要实现它的各种功能,必须加入固化剂,与环氧树脂的环氧基等反应,变成网状结构的大分子,成为不溶不熔的热固性成品。
固化剂的种类很多,可以根据分子结构分为如下三类:1、胺类固化剂:胺类固化剂可分为脂肪胺型和芳香胺型。
脂肪胺型使用比较普遍,硬化速度快、黏度低、使用方便,但固化剂本身的毒性较大、易升华,固化后形成的胶层脆性大、粘结强度不高、耐热性和介电性较差等。
芳香胺型形成的固化物可在100~150℃长期使用,粘接强度高,耐化学试剂和耐老化性能好,但作为结构胶使用韧性不够,还需要增韧改性。
根据有机化学的知识,要使环氧开环成羟基,必须使用一二级胺,因为它们含有活泼氢原子,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。
三级胺只可进行催化开环,环氧树脂的环氧基被叔胺开环变成阴离子而非羟基,一般而言,不直接用作固化剂,常常与酸酐类固化剂联用。
2、酸酐类固化剂:硬化反应较平稳,硬化过程中放热少,使用寿命长,毒性较小,硬化后树脂的力学性能较好。
环氧固化剂与固化反应
2012-10-7
= 20.6 × 0.52 = 10.7 克 ≈ 11 克
11
(1) 酸酐固化环氧树脂机理 酸酐不直接与环氧基。要使反应进行,首先要打开酸酐的环。
1 活泼氢使酸酐开环 环氧树脂本身的羟基可打开酸酐,含羟基的化合物加速开环反应。
O
C
O + ROH
C
O
O C OH
C OR O
2012-10-7
亚乙基三胺
液体
650 桐 油 酸 二 聚 体 多 红棕色粘稠 200 ~
元胺
液体
240
6~20 15~50 15~50
651 桐 油 酸 二 聚 体 多 红棕色粘稠 400±2
元胺
液体
2012-10-7
34
15~50
聚氨酯(预聚体)
异氰酸酯基团(-NCO)封端的聚氨酯预聚体
可以与环氧树脂中的羟基发生固化反应
¾结构中含有较长的脂肪酸碳链和胺基,可使固化产物
具有高 的弹性和粘接力及耐水性,室温下能与环氧
树脂发生交联 反应,是环氧树脂优良的固化剂和增
柔剂
¾低分子聚酰胺–环氧树脂固化体系配料比例比较宽,
100g双酚 A环氧树脂使用低分子聚酰胺90~150g。
¾施工性较好,毒性小,基本上无挥发物,能在金属、
混凝 土表面施工。
R = H 或亚油酸二体
33
牌号
常用的低分子聚酰胺固化剂
原料
外观
胺值
/ (mg/g)‐1
200 亚 油 酸 二 聚 体 三 红棕色粘稠 200 ~
亚乙基四胺
液体
230
粘度 (40℃) / Pa∙s
20~80
300 亚 油 酸 二 聚 体 三 红棕色粘稠 305±15
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各种酸酐固化剂性能(环氧树脂)一、邻苯二甲酸酐(PA)邻苯二甲酸酐为传统的固化剂,至今用量仍很大,主要用于电器的浇铸。
邻苯二甲酸酐为白色结晶,熔点128℃,最大的特点是价格便宜,固化放热峰低,电气性能优良。
邻苯二甲酸酐加热时易升华,并且需要在较高的温度下才能与环氧树脂相混熔,这可能导致配合物使用期变短,因此,使用时必须格外注意。
二、四氢苯酐(THPA)四氢苯酐是顺丁烯二酸酐与丁二烯加成的产物,白色固体,熔点100℃,与环氧树脂混合比较困难,但没有升华性,可以改进PA大型浇铸配方的组份。
可用于电器浇铸方面,也可以用于粉末涂料、环氧树脂传递膜塑料的固化剂。
此外,还可以与苯酐、六氢苯酐一起混合作固化剂使用。
THPA经异构化,形成以下四种异构体。
这四种异构体组成的混合物,在室温下为液态,这种类型的固化剂,天津市津东化工厂生产的牌号为70酸酐。
异构化的THPA的技术指标如下——分子质量:152,酸当量:72,比重:1.26,黏度(4*杯):17.4s,折光指数n25:1.5021,熔点:室温液态。
三、六氢苯酐(HI--IPA)HHPA由THPA加氢而成,白色固体,有吸湿性,熔点36℃,在50~60℃时即易与环氧树脂混合,混合物黏度很低,使用期长,固化放热小,但应用的工艺性能较Me THPA、Me HHPA 为差。
由于分子结构中无双键,所固化的环氧树脂为无色透明物,所固化的脂环族环氧树脂具有优良的耐候性能和耐漏电痕迹性能。
在美国,已用这类材料来浇铸发光二极管和外用的大型电器绝缘件。
此外,用HHPA固化的环氧树脂还可以用来制作药品贮槽和耐油阀体材料,它对在100℃的30%H2S04有良好的耐蚀性,也能较好地耐苯、甲苯和醇类等溶剂,但不耐碱和卤化烃类溶剂。
m(HHPA):m(THPA)=90:10的混合物在室温下为液态共熔混合物。
m(HHPA):m(HET)=70:30的混合物反应活性低,室温下为液态,可以构成阻燃酸酐配合物。
四、甲基四氢苯酐(Me THPA)用顺丁烯二酸酐分别与两种不同的二烯烃单体合成,可以得到两种结构不同的甲基四氢苯酐:4一甲基四氢苯酐和3一甲基四氢苯酐。
它们都是固态酸酐(熔点分别为65℃和63℃),很少单独作为固化剂使用。
经催化异构化可以得到同分异构的液态混合物。
商品的液态Me THPA为不同的异构体混合物,不同制造厂的产品异构体的组成比各不相同,表3-25为日本两个牌号的甲基四氢苯酐固化剂的有关性能指标。
由于甲基四氢苯酐固化的环氧树脂的电绝缘性能、机械强度、耐热性等综合性能较好,价格也相对便宜,因而用途比较广泛,主要用于发电机、机车马达线圈的浸渍,绝缘子、绝缘套管、变压器、互感器的浇铸,电视机电源变压器的灌封、,使甲基四氢苯酐成为一种最为通用的新型液态酸酐固化剂。
在美国,还用它作单丝缠绕成型玻璃钢的固化剂,��于制造原油输送管、灌溉用管、兵器及宇航部件等。
五、甲基六氢苯酐(MeHHPA)甲基六氢苯酐是MeTHPA加氢的产物。
如前述MeTHPA有不同的异构体,因此,商品化的MeHHPA也随制造厂不同而在性能上略有差异。
表3—26列出了日本的三种牌号的甲基六氢苯酐固化剂的性能指标。
与MeTHPA相比较MeHHPA具有不同特点。
主要有:(1)分子结构中不含双键,并且无色透明,所以可用于浇铸无色透明的固化物,用来生产发光二极管、镜片、激光磁盘等产品;(2)由于分子结构相对的非极性,所以其固化物具有较好的耐湿性;(3)其固化物的热变形温度较高,所需的固化时间较短,有利于大型电机的浸渍成型;(4)由于分子结构中不含双键,所以其固化的环氧树脂具有较好的耐气候性能。
从不同配方浇铸物固化后的特性数据,可以看出组份中使用脂环族环氧树脂或者使用MeHHPA固化剂的,有较高的热变形温度;组份中使用HHPA,或者MeHHPA、或者脂环族环氧树脂的,在高温下其介电常数和介质损耗角正切也都比较低。
这些都说明,树脂或者固化剂中的双键对固化物的性能有一定的影响。
六、甲基纳迪克酸酐(MNA)又称甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐(MHAC),由顺丁烯二酸酐与甲基环戊二烯通过双烯加成反应生成。
这是一种有较长应用历史的液态酸酐固化剂,在国外广泛通用。
对双酚A型环氧树脂(液态)用量为70%~90%,加入0.5%的叔胺类后,在室温下仍有两个月的适用期,固化条件为120℃/16h+180℃/lh。
如果采用阶梯升温固化条件:90℃/2h+120℃/2h+160℃/4h,可以得到综合性能更好的固化物。
商品MHAC的有关性能如下——外观:淡黄色透明液体,色泽(加德纳法):1,比重(25℃):1.23,黏度/(25℃,mPa·s):200~230,凝固点/℃:<-15,中和当量:88~92,相对分子质量:178。
与Me THPA、Me HHPA相比,MNA的黏度稍高一点,但其吸湿性小,与环氧树脂混合物的使用期长,固化时放热量少,固化后体积收缩小,固化物颜色浅,电气性能,特别是耐电弧性优良,因而国外广泛用于电器绝缘材料,尤其是大型电器(大型电机和大型变压器等)的绝缘材料。
另外,MNA固化的环氧树脂具有较高的热变形温度,和良好的高温长期热稳定性,因此,还用于制作要求可靠性极高的半导体封装材料和碳纤维增强塑料。
表3-28列出了用MHAC固化的环氧树脂的有关性能。
七、偏苯三甲酸酐(TMA)及其改性物偏苯三甲酸酐(TMA)为白色晶体,熔点168℃,分子质量192,与双酚A 型环氧树脂反应较快,所得到的固化物耐热性(HDT)能达到200℃,另外,还具有良好的化学稳定性,耐药品性能好,电气性能也十分优良。
固化100份双酚A型环氧树脂时,加入量为33份,但需要研成粉末,均匀分散于树脂中,加热至125℃才能溶解。
TMA能溶于丙酮中,也能溶于丙酮与环氧树脂的溶液中。
这两种溶液都可以用作芳胺固化剂的促进剂。
TMA由于熔点高而应用困难,现在用乙二醇、丙三醇对其改性,制成酯类,目前已用于涂料方面,具有较好的应用前景。
八、脂肪族酸酐和脂肪聚酐脂肪酸酐应用较多的是十二烯基琥珀酸酐(DDSA),它由丙烯四聚体和顺丁烯二酸酐反应合成,常温下呈液态。
这种酸酐与环氧树脂混熔性好,配合料有较长使用期。
多与其他酸酐配合使用,以提高其固化物的热变形温度。
美国在电气绝缘产品成型中,应用这种固化剂已有多年业绩,而且用量比较大。
脂肪聚酐脂肪聚酐是脂肪族二元羧酸经分子间脱水反应缩合而成的产物,其中以聚己二酸酐、聚壬二酸酐和聚癸二酸酐较常用。
在我国环氧树脂浇铸行业中,这类线型聚酐常用作增韧固化剂。
目前,国内已生产的主要是PAPA、PS PA两种。
PAPA的分子质量为2000~5000,白色粉末,熔点60℃,易吸水,60℃时黏度为0.8~1Pa·s。
PAPA用量一般为E-51环氧树脂100g;PAPA 70g;DMP一30 lg。
固化物延伸率为100%,拉伸强度35MPa,在150℃下热老化8周,失重仅为1%左右。
PAPA熔点偏高,可与其它多种酸酐形成低温共熔混合物,以方便应用工艺操作。
PS PA的熔点80℃,一般与液态双酚A型环氧树脂配合,用量为每100g树脂加入85g,加人DMP-30 1份,在90℃时使用期为1h,120℃下固化2h后,拉伸强度可达21MPa,延伸率为80%。
单用聚酐固化的环氧树脂的热变形温度低,但耐冷热冲击性能与电绝缘性能优良。
聚乙基十七烷二羧酸酐(SB-20AH)、聚二苯基取代十六烷二羧酸酐(ST-2P-AH)是两种新型的聚酐类环氧类固化剂,在常温下为液态,容易与环氧树脂混熔。
SB-20AH固化物的热变形温度与机械强度都很低,基本上无实用价值;而ST-2PAH固化物则有相对高的热变形温度与机械强度,但与DDSA、Me HHPA固化物相比,其数值仍然较低。
聚酐类固化剂最突出的性能是其固化物具有良好的耐冷热冲击性能,表3-35列出了有关试验数据。
从中可以看出,用Me HHPA固化的环氧树脂基本上不耐冷热冲击;DDSA的固化物略好,但也不理想;聚酐类固化物这方面的性能都良好,其中又以SB--20AH和PS PA的固化物最好。
九、三烷基代四氢邻苯二甲酸酐(TATHPA)这是一种25℃下黏度为129m Pa·s的液状酸酐,分子质量234。
用它固化的环氧树脂的机械强度、绝缘性能与Me HHPA、Me THPA固化物相近。
但是,由于这种固化剂含有较多的疏水基团,不易吸湿,与固化促进剂并用时不会产生气体,所以固化后的环氧树脂具有良好的耐水性。
这是TATHPA固化剂明显的特性。
十、甲基环己烯基四酸二酐(MCTC)也称丁二酸酐代甲基环己烯二羧酸酐,熔点167℃,由3一Me TI-IPA与顺丁烯二酸酐反应合成。
其突出的特性为所固化的环氧树脂热变形温度,可高于均苯四甲酸酐(PMDA)固化的环氧树脂,而它的熔点则比PMDA的熔点(286℃低119℃,因而应用较为方便。
MCTC除应于浇铸以外,还应用于粉末涂料、层压板及其它成型材料。
十一、均苯四甲酸二酐(PMDA)这是一种熔点高达286℃的白色粉末,性质比较活泼。
由于熔点高,难于直接加入环氧树脂中作固化剂,通常使用方法有3种;①与顺丁烯二酸酐(MA)或邻苯二甲酸酐(PA)按一定比例混合以降低熔点,用于环氧树脂浇铸料;②先将PMDA溶于丙酮,再与环氧树脂配合,用于层压浸渍料;③将PMDA粉碎后分散在环氧树脂之中,再进行高温固化。
表3-36列出了用PMDA与MA、PA混合所固化的环氧树脂的有关性能。
从数据可以看出,用MA与PMDA混合物固化的环氧树脂的热变形温度高,在高温(150℃、200℃)仍有一定的机械强度和电绝缘性能。
用PMDA固化的环氧树脂还具有较好的耐化学腐蚀性能,对酸、碱、有机溶剂均有较好的抵抗能力。
这种固化剂一般与其他有机酸酐固化剂混合使用,用以改善固化产品的耐热,耐药品性能。
十二、苯酮四酸二酐(BTDA)BTDA为白色粉末,熔点227℃,与MA按3:l组成混合酸酐固化Epon828环氧树脂的热变形温度大于280℃,其耐溶剂性、高温热老化稳定性十分优良,是另一种可利用的耐热型环氧树脂固化剂。
十三、卤代酸酐主要品种有六氯内次甲基四氢苯二甲酸酐(又称氯茵酸酐,略称HET酸酐)、四溴代邻苯二甲酸酐(略称TBPA酸酐)。
HET由六氯环戊二烯与顺丁二烯酸酐反应而成,为熔点240℃的白色粉末。
TBPA由邻苯二甲酸酐溴化而来,为熔点280℃的黄白色粉末。
这两种卤代酸酐熔点都比较高,难与环氧树脂混熔,一般与其它有机酸酐混合应用,以提高固化物的热变形温度。
这两种酸酐多用来生产环氧树脂层压板。