咪唑衍生物及其应用

咪唑衍生物及其应用

摘要：本文介绍咪唑衍生物的分类、性能特点及其作为环氧树脂固化剂/促进剂的应用。该研究为选择使用咪唑衍生物提供了一定的依据。

关键词：咪唑；衍生物；固化剂/促进剂；覆铜箔层压板(CCL)；EMC

一基础咪唑材料

咪唑是一种五元杂环化合物（N NH），其结构特征为：在氮(杂)环戊二烯结构

的间位上含有两个氮原子。咪唑易于生成衍生物，被广泛用于环氧树脂固化（促进）剂、药剂、尿烷触媒、铜的防锈、炸药控制剂以及电解质等。与同类的脂肪胺、芳香胺固化剂相比，咪唑具有毒性低、刺激性小的特点，是重要的基础化工材料。

咪唑的化学合成有腈类合成法和乙二醛合成法两条路线。

（1）腈类合成法

H2NCH2CH2NH2 +R-CN N NH N NH (1)

脱氢

R

（咪唑啉）

（2）乙二醛合成法

OHC-CHO+NH3+RCHO N N N NH （2）

R

式（1）（2）中，R为H或烷基及其它基团。

二咪唑衍生物

咪唑易于生成衍生物，生成的途径有氰乙化反应、烷基取代反应、季胺化反应、卤代反应、羟甲基化反应和盐化作用等。常用的咪唑衍生物是烷基取代作用后的生成物。另外，还有氰乙化系列，氰乙化产物盐系列，氮杂苯系列，三聚异氰酸系列，羟甲基咪唑系列，咪唑啉系列等。下面介绍一些咪唑衍生物的一般性能特点。

1 普通咪唑衍生物

普通咪唑衍生物有二甲基咪唑（2MI）、二乙基四甲级咪唑（2E4MI）及二苯基咪唑（2PI ）等。该系列常在CCL、EMC和粉末涂料制造中用作固化（促进）剂，其特点有：固化速度快，固化温度低，分子量小，低量高效且价格便宜等。具体性能见表.1。

2 氰乙化系列

氰乙化系列（简写为CN）是咪唑氰乙化作用后的产物，适合于做酸酐促进剂，其熔点比较低，但要注意有释放丙烯腈的危险。具体性能见表.2。

3 氰乙化产物盐系列

氰乙化产物盐系列（简写为CNS）是氰乙化产物的二羧基苯羧酸盐。该系列衍生物的特点有：室温下适用期长，其羧基能和环氧树脂反应，环境污染少等，被广泛用于粉末涂料。具体性能见表.3。

4 氮杂苯系列

该系列（简写为A），其特点有：适用期长；适合作单组分化合物；具有三元氮环结构而耐热性较高等。广泛用于阻焊剂和粉末涂料。具体性能见表.4。

表.1 普通咪唑系列性能

表.2 氰乙化（CN）系列性能

表.3 氰乙化产物盐（CNS）系列性能

5 三聚异氰酸咪唑系列

该系列（简写为OK）的特点有：适用期长，粘结性好；适合作单组分化合物；最适合于做双氰胺的固化促进剂等。广泛用于阻焊剂和粉末涂料。具体性能见表.5。

表.5 三聚异氰酸咪唑（OK）系列性能

6 羟甲基咪唑系列

该系列（简写为HI）适用期长，可广泛用作胶粘剂和阻焊剂，但使用中可能有甲醛释放。具体性能见表.6。

表.6 羟甲基咪唑（HI）系列性能

7 咪唑啉系列

该系列（简写为IL）固化温度低，凝胶化时间不太受固化温度的影响，可广泛用于粉末涂料。具体性能见表.7。

表.7 咪唑啉（IL）系列性能

三咪唑材料的使用特性及分析

1 固态咪唑材料的物理性能

固态咪唑材料具有易于粉碎，生产率高的优点。其微粒最大粒径一般为：15 um ，平均粒径为：2—5um ,这类材料如：2PI、2PHI、2P4MHI、2MI—A、2PI—CNS、2PI—OK。

2 咪唑材料的溶解性，见表.8。

表.8 咪唑材料的溶解性（×0.01g /ml）

3 各类咪唑材料的凝胶化时间和适用期，见下图。

凝胶化时间

分析上图可以看出，普通咪唑系列其结构最简单，因而其固化物（胶粘剂）的适用期和凝胶化时间均最短。

4 咪唑材料用作环氧树脂固化剂的优点和固化机理分析

环氧树脂的固化剂可分为：加聚反应型固化剂，如胺类、酰胺类、酸酐类、多元苯酚及聚合硫醇等；催化加成型固化剂，如咪唑、双氰胺等。与传统的胺类固化剂相比，咪唑类固化剂表现出许多优点：①环氧固化物表现出高Tg、高HDT和优异的电性能；②固化体系的凝胶化时间和活性点易于控制；③在固化体系中用量比胺类少；④和酸肝、双氰胺等具有良好的相溶性；⑤毒性和刺激性小。

固化机理分析：

① NH与环氧基的作用： CH3

CH3

N NH + CH2—CH—R N N—CH2—CH—R

O OH

C2H5 C2H5

② N与环氧基的作用：

CH3CH3

N NCH2CH—R + CH2—CH—R/ R/—CHCH2—N + N—CH2CH—R

OH O O-OH

③ 氧自由基与环氧基的作用：

CH3

CH2—CH—R// + R/—CHCH2—N + N—CH2CH—R

O O- OH

C2H5

CH3

R/—CHCH2—N + N—CH2CH—R

O OH

R//—CH—CH2C2H5

O-

四. 咪唑材料的应用

常见咪唑材料的用途见表.9。咪唑材料作为环氧树脂的固化（促进）剂，在电子工业中得到重

要应用，具体领域包括：CCL、EMC、SMT用胶粘剂及阻焊剂等。

表.9 常见咪唑材料的用途

⑴在CCL中的应用

测试试验的树脂体系如下：

双酚A型环氧100

双氰胺8

促进剂0.3

试验测得使用不同促进剂时CCL的玻璃化温度（Tg）如表.10所示。

表.10 使用不同促进剂的CCL玻璃化温度

促进剂2PI 2E4MI 2MI DMBA

Tg(℃)157 153 152 148 由表.10可以看出：咪唑系列作为环氧树脂的固化促进剂，具有较高的Tg。其中2PI的Tg相