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环氧树脂的固化机理及其常用固化剂来源:重庆亚美地

来源:亚美地地坪          发布日期:2018-10-11        关注:753


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20强地坪施工商-亚美地地坪的经验分享。

每一个客户单位,在地坪工程施工前,都会有负责人去百度恶补一下地坪知识。

其实对地坪理解更透切地还是专业的地坪施工商,因为我们专业。

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根据重庆亚美地地坪公司15年专业地坪施工经验,为您总结如下:


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

1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、多元硫醇和多元酚

2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

1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

2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

3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

胺的活泼氢对α,β不饱和键能迅速加成

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)为多元胺和甲醛、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

粘结的快速修复和加固

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:

9,11-亚油酸与9,12-亚油酸二聚反应

然后2分子与DETA(二乙烯三胺)进行酰胺化反应挥发性毒性很小

与EP相容性良好,化学计量要求不严

固化物有很好的增韧效果

放热效应低,适用期长,固化物耐热性较低,HDT为60℃左右

4多元硫醇

类似于羟基

聚硫醇化合物(液体聚硫橡胶)就是典型多元硫醇,单独使用活性很低,室温反应及其缓慢几乎不能进行

适当催化剂作用下固化反应以数倍多元胺速度进行

在低温固化更为明显

5酸酐类固化剂

反应速率很慢,不能生成高交联产物,一般不作为固化剂

低挥发性,毒性低,刺激性低

反应缓慢,放热量小,适用期长

固化物收缩率低,耐热性高

固化物机械强度高,电性能优良

需加热固化,时间长

EP常用固化剂,仅次于多元胺

主要酸酐:

顺酐>苯酐>四氢苯酐>甲基四氢苯酐

六氢苯酐>甲基六氢苯酐

甲基纳迪克酸酐

均苯四甲酸二酐

改性酸酐

酸酐分子中负电性取代基则活性增强

阴/阳离子型催化剂

催化剂仅仅起催化作用,本身不参与交联

用量主要以实验值为准

催化环氧开环形成链增长

1常用阴离子催化剂

1、叔胺类

多用DMP-10(二甲氨基苯酚),DMP-30,酚羟基显著加速树脂固化速率,放热量大适用期短,EP快速固化(24h/25℃)

2、咪唑类

多用液态2-乙基-4-甲基咪唑(仲胺活泼氢和 叔胺),适用期长(8-10h),中温固化,热形变温度高,与芳香胺耐热水平(100℃)相当阳离子型固化剂,路易斯酸

链终止于离子对复合

2常用阳离子催化剂

路易斯酸:BF3,SnCl4,AlCl3等,为电子接受体

BF3使用最多,具有腐蚀性,反应活性非常高一般与胺类或醚类络合物,如三氟化硼-乙胺络合物, BF3:400,为87℃结晶物质,室温稳定,离解温度90℃,离解后活性增大

环氧树脂固化的三个阶段

液体-操作时间:树脂/固化剂混合物仍然是液体适合应用

凝胶-进入固化:混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段), 这时它开始凝胶或“突变”成软凝胶物。此时只是局部固 化,新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接,因此该未处 理的表面仍然可以进行粘接或反应

固体-最终固化:环氧混合物变成固体阶段,这时能砂磨及整型。在室温下维持若干天使它继续固化

固化温度

低温固化剂固化温度在室温以下:改性胺、聚硫醇型、多异氰酸酯型

室温固化剂固化温度为室温~50℃:脂肪族多胺、脂环族多胺;低分子聚酰胺以及改性芳胺

中温固化剂为50~100℃:部分脂环族多胺、叔胺、眯唑类以及三氟化硼络合物

高温固化剂固化温度在100℃以上:芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼等

固化物特性

对于加成聚合型固化剂,固化温度和耐热性按下列顺序提高:脂肪族多胺<脂环族多胺<芳香族多胺≈酚醛< 酸酐,而催化加聚型固化剂的耐热性大体处于芳香多胺水平

色相:(优)脂环族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)

熟度:(低)脂环族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)

适用期:(长)芳香族→酰胺→脂环族→脂肪族(短)

固化性:(快)脂肪族→脂环族→酰胺→芳香族(慢)

刺激性:(强)脂肪族→芳香族→脂环族→酰胺(弱)

光泽:(优)芳香族→脂环族→聚酰胺一脂肪胺(劣)

柔软性:(软)聚酰胺→脂肪族→脂环族→芳香族(刚)

粘接性:(优)聚酰胺→脂环族→脂肪族→芳香族(良)

耐酸性:(优)芳香族→脂环族→脂肪族→聚酰胺(劣)

耐水性:(优)聚酰胺→脂肪胺→脂环胺→芳香胺(良)

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