环氧树脂性能的改善
环氧树脂性能的改善
按照化学性质可把环氧树脂含活泼氢化合物分成碱性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。中国环氧树脂专家库的成员告诉:它们的活泼氢原子与环氧基会产生加成反应。
碱性化合物按亲核机理与环氧基反应,一般说来碱性大的活Reifenhuser认为需要6年的时间性大,如脂肪胺>芳香胺。酸性化合物按亲电机理与环氧基反应,一般说来酸性大的活性大,如羧酸>酚>醇。 采取天然玉米提取物为原料
脂肪族伯胺与端环氧基的反应在室温下就能进行,无需促进剂。但是一系列质子给予体物质(如醇类、酚类、羧酸、磺酸和水等)对此反应有促进作用。而质子接受体物质(如酯类、醚类、酮夹和腈类等)对它起抑制作用。
芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的反应速度慢。室温下只有30%左右的树脂参加了反应。这是由于例如保温材料、智能传感器、电磁波吸收材料和防腐蚀涂层等芳香胺氮原子上的不对称电子被苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体位阻效应所致。然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。这可能是芳香胺的相对酸度大一些的缘由。芳香胺与却氧基的反应也可被醇类、酚季、三氟化硼络合物和辛酶亚锡等加建。辛酸亚锡对脂环族环氧树脂的固化加速作用特别明显。
酰胺基上氢原子的活性就更小了。室温下与环氧基很难发生反应。需在KOH、NaOH或苯二甲酸钠等强碱性促进剂存在下;或在150℃以上的高温下才能产生开环加成反应。此反应,可用于环氧树脂的改性。
醇类化合物是作为亲电试剂与环氧基反应的。但因其酸性极弱,即亲电性小,所以若无促进剂存在则需要在200℃以上才能反应。醇类与环氧基的反应活性顺序为:伯醇>仲醇>叔醇。叔胺等碱性化合物能促进羟基与环氧基在较低温度(100℃左右)下快速反应。
酚比醇的酸性大。所以酚羟基与环氧基的反应速度比醇羟基快。在近200℃时就开始反应。在KOH等碱性促进剂作用下,此反应能在100℃时进行。
羧基与环氧基的反应比胺类慢。一般在室温下不能生成高交联度结构。需在100℃以上长时间加热才能固化。叔胺、季胺盐等碱性化合物能促进此反应。用于环氧树脂的增韧及固化、乙烯基酯树脂的合成等。
在碱性促进剂作用下,醇、酚和羟酸等含羟基化合物与缩水甘油醚反应活性的顺序为醇>酚>羧酸。这和它们的阴离子的碱性大小顺序是一致的。
巯基(硫醇基)类似于羟基能与环氧基反应,生成含仲羟基和硫醚键的产物。叔胺和其它胺类化合物对此反应有较强的促进作用。其反应速率比胺与环氧基的反应快得多,尤其在低温,即使在0℃也能反应。增加胺类促进剂的碱性能增快反应速率。此反应用于环氧树脂的增韧和固化。
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