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环氧固化剂的种类
来源: | 作者:John Han | 发布时间: 2300天前 | 8058 次浏览 | 分享到:
环氧树脂体系由于其力学性能强、附着力好、固化收缩率低、抗化学性能好等优点,被广泛用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。

    环氧树脂体系由于其力学性能强、附着力好、固化收缩率低、抗化学性能好等优点,被广泛用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。未经固化反应的环氧树脂是黏性液体或是脆性固体,没有什么实用价值,只有与固化剂反应生产三维交联网络结构才能实现最终用途。由于环氧树脂对固化剂的依赖性很大,所以根据用途来选择固化剂是十分重要的。

固化剂的种类(如图4-5):

     

多元胺类固化剂种类(如图4-7):

目前在涂料市场上常见的环氧固化剂品种主要有聚酰胺、改性脂环胺、腰果壳油、芳香族多元胺类固化剂、水性固化剂。每个品种性能特点都不同,各品种的基本特点由其化学结构决定的,这方面可参考相关专业书籍介绍。       

常见的固化剂有以下特点。

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)

胺类固化剂的化学结构和性质

另外,在光泽、柔软性、粘接性、耐酸性、耐水性方面,也呈一定规律性。

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)

固化温度和固化物的耐热性有很大关系。在同一类固化剂中,虽然具有相同的官能基,但因化学结构不同,其性质和固化物特性也不同。因此,全面了解具有相同官能基而化学结构不同的多胺固化剂的性状、特点,对选择固化剂来说,是很重要的。

在色相方面,脂环族最浅,基本上是透明的,而脂肪族和芳香族,其着色程度相当显著。在黏度方面,也有很大不同,脂环族不过零点零几Pa·s,而聚酰胺则非常黏稠,达数Pa·s,芳香族胺多为固态。适用期长短正好与固化性完全相反,脂肪族反应性最高,而脂环族、酰胺、芳香族依次降低。

多胺类固化剂的化学结构和与双酚A树脂固化物的性质

对光泽来说,芳香族最好,脂肪族最差。此性质受固化温度的影响,随温度升高,光泽变好。至于柔软性,官能基间距离长的聚酰胺更优良一些,而交联密度高的芳香胺则差。耐热性与柔软性正好相反,而粘接性则与柔软性一致。耐药品性(耐酸性)受化学结构影响,芳香族比较优良,脂肪胺和聚酰胺则易受化学药品腐蚀。耐水性受官能基质量浓度的支配,官能基质量浓度低、疏水度高的聚酰胺类更耐水,而官能基质量浓度高的芳香族则差一些。


1.聚酰胺类固化剂 

首先说下聚酰胺类固化剂在涂料行业的应用情况。由于聚酰胺附着力性能突出,且耐盐雾性能好,所以在防腐涂料、汽车漆等金属基材底漆领域应用广泛。缺点是颜色深,没经稀释的固体份一般粘度比较高。

2.改性胺类固化剂

此类固化剂在环氧地坪领域应用广泛。由于其颜色浅至无色、粘度低、固化物硬度好等特点非常适合用于无溶剂自流平地坪,以及要求表面流平好、光亮、抗冲击耐磨的地坪,特别是针对水磨石、彩砂地坪等对表面装饰颜色效果要求高的地坪非常适合。

  3.腰果壳油类固化剂

  腰果壳油类固化剂源于腰果壳油原料,一种天然,非食物链,每年可再生的生物材料。腰果壳油是一种红褐色的粘性液体,从腰果壳中一种柔软的蜂窝状结构中提取。种天然的(烷基)酚醛材料由芳环、羟基和一个长的脂肪族侧链所共同组成。芳环具有很好的耐化学性,羟基在快速和低温固化时可提供较强附着力和良好反应活性,长的脂肪族侧链则可提供很好的耐水性,良好的韧性,低粘度,较长的使用期以及很好的防腐保护。一般用在汽车漆、集装箱漆、船舶漆、工业重防腐漆等。
       

4.芳香族多元胺类固化剂
  芳香族多元胺中氨基与芳环直接相连,与脂肪族多元胺相比,碱性弱,反应受芳香环空间位阻影响,固化速度大幅度下降,往往需要加热才能进一步固化。但固化物比脂肪胺体系的固化物在耐热性、耐化学药品性方面优良。芳香族多元胺必须经过改性,制成加成物等,或加入催化剂,如苯酚、水杨酸、苯甲醇等,才能配成良好的固化剂,能在低温下固化,漆混合后的发热量不高,耐腐蚀性优良,耐酸及耐热水,广泛应用工厂的地坪涂料,耐溅滴、耐磨。


5.水性固化剂

在涂料领域水性环氧固化剂应用现在已越来越广泛,像集装箱漆、钢结构防腐漆、木器漆、设备零配件漆、玻璃漆、地坪漆、卷材漆等。常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物,其中改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基反应进行改性。多元胺常用的改性方法有 3 种,均采用在多元胺分子链中引人非极性基团,使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构,以改善与环氧树脂的相容性。

(1)酰胺化多胺改性。酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性,无需借助 于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性,从而可以用作水性环氧树脂的固化剂。并且酰胺化的多胺具有表面活性剂的作用,低分子质量液体环氧树脂不需要预先乳化, 而由酰胺化多胺在施工前混合乳化,用酰胺化多胺乳化环氧树脂配成的水性环氧体系具有施工性能好,适用期长等优点。用单脂肪酸改性的酰胺化多胺固化剂,与环氧树脂的相容性不是太好,容易发生相分离而在涂膜表面出现浮油和凹坑等表面缺陷,并且固化不充分造成涂膜的耐化学性能和耐湿性较差。

(2)聚酰胺的改性。采用二聚酸与多元胺进行缩合来制备水性聚酰胺固化剂,这样改 性可改善与环氧树脂的相容性,涂膜表面也不会出现因不相容而造成的表面缺陷;但用聚酰胺固化剂乳化的环氧树脂体系的适用期较短,一般不超过 1 小时就会凝胶化,这会对施工带来一定的麻烦。并且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性较差,冲击性能较差,涂膜偏脆。水性聚酰胺固化剂由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在,而容易被空气中的氧气氧化导致固化剂的颜色变深,不适合作为色泽要求较高的水性环氧地坪涂料的固化剂。这种方法改性具有一定的局限性,当然这并不掩盖其应用上的优点。

(3)多胺一环氧加成物。由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化剂固 化的涂膜或多或少存在缺陷,而改性后的涂膜性能又没有明显改良,因此国外采用的水性环氧固化剂为多元胺-环氧加成物,采用环氧树脂与多元胺反应,在多元胺分子链中引入环氧树脂分子链,使得合成后的固化剂具有亲环氧树脂的分子结构,减少固化剂分子中伯胺基团的含量可明显降低固化剂的活性。使得用这种类型的水性环氧固化剂乳化的环氧体系的适用期有所延长,并通过添加聚氧化烷基多胺的方法来改善涂膜偏脆的问题。若该水性环氧固化剂要具有乳化环氧树脂的功能,则需通过在固化剂分子链中引人氧化烷基链段,或者离子基团来获得。

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