为何要对脂肪胺进行改性使用?

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乙烯胺中的多官能度的胺基,没有空间位阻,所以反应活性很高。活性反应点之间的链段短,固化后可以形成高度紧密交联的网状结构。这使得固化后体系具有优异的耐溶剂性和机械强度,但柔韧性不佳。他们的低分子量,低粘度,低蒸气压,导致其对对皮肤的腐蚀过敏性大。他们的气味很大,吸湿性大,与环氧树脂的相容性差,从而导致乙烯胺与环氧树脂混合后,在固化前容易从体系中析出到表面,产生白化和发生碳化反应。白化(blooming,blushing)一般是指固化物表面发粘,涂料应用中需注意耐白化性,胶粘剂应用中倒不是很在意。碳化/水渍(Carbonation or water spotting)是指生成碳酸铵盐的白斑、油面,通常见于固化膜表面。
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乙烯胺的分子量小,使用配比小,所以使用中需要准确称量。超出使用量,易造成胺从表面析出和白化,配比不够则易造成体系太脆。现在很多公司已经开发了不同的改性方法,来克服乙烯胺的缺点,制成改性胺后再使用。改性,主要是通过对乙烯胺进行加成反应,增大分子量,减小挥发性,同时也会对反应活性、耐化性、力学性能等造成影响。http://s7/bmiddle/0025RKpMgy6WBsHr86a36&690
在胶粘剂配方中,脂肪胺主要用于固化DGEBA类型的环氧树脂,而非缩水甘油醚类的环氧树脂则不适用,这是因为胺基-环氧基低温反应速度太慢。反应通常需要加热或加催化来达到可接受的反应速度。脂肪胺主要和低粘度的DGEBA树脂配合使用,这是因为将低粘度的固化剂和高粘度的环氧树脂混合非常困难。
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对基础脂肪胺的改性,主要是改善了以下一些性能:
1.延长适用期
2.加快或降低固化反应速度(减缓反应放热)
3.改善其与环氧树脂的相容性
4.将固化剂液态化
5.降低了固化剂分子和空气中二氧化碳的反应
6.降低毒性、挥发性和对皮肤的刺激性
7.增加配合比用量,降低使用的称量误差
伯、仲、叔胺基
仲胺主要是由伯胺基与环氧基反应后形成,仲胺与伯胺基的反应活性和交联特点不同,其碱性更强,与环氧基的反应活性反而更强。但它通常不会先与环氧反应,因为存在位阻效应。仲胺与环氧基反应后形成叔胺,叔胺主要作为其他固化剂的促进剂,或者作为环氧均聚反应的促进剂。
直接使用脂肪胺作固化剂,存在的问题?
常温下固化时间太快会导致很多问题。比如适用期短,导致操作时间不够。固化交联密度很高,产品很脆。反应剧烈,放热量大,如果制品太厚,或者配料量太大,反应热聚集,容易造成体系分解。
什么是白化,白化产生的原因?
脂肪胺与环氧树脂的相容性一般不好,混合后容易析出到表面。伯胺与空气中的二氧化碳反应,生成白色固体碳酸铵盐。也有称做白斑、油面。
脂肪胺长期暴露在空气中,容易吸收空气中的水份,如果水份包覆在其中,会在表面形成一层界面层。
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参考资料:
Epoxy adhesive formulations,by Edward M. Petrie
Curing agents for epoxy
resins,by
Epoxy
Resin,by