环氧树脂柔性固化剂的合成.pdf

研究与探讨
广东建材2010年第10期
环氧树脂柔性固化剂的合成
汪水平汪国庆翁容
武汉理工大学材料学院
摘要:本文选用液体环氧树脂与二乙烯三胺反应生成低聚物,再用环氧油酸酯对其端胺基进行封
端改性,得到封端改性的柔性固化剂。对合成的固化剂的结构进行表征,测试其环氧树脂固化物的力
学性能,并观察了试样破坏断面的形貌。
关键词:环氧树脂;二乙烯三胺;柔性固化剂
环氧树脂(EP)是工业中重要的热固性树脂之一,然
表1试剂及其规格
而未改性的环氧树脂的韧性差、质脆、易开裂、冲击强度
名称
规格
生产厂家
低等缺点在很大程度上限制了其应用。因此,对环氧树
乙烯三胺「分析纯」天津市科密欧化学试剂开发中心
液体环氧树脂甲エ业级中国石化巴陵石油化工有限责任公司
脂的增初改性成为了环氧树脂的研究热点。传统改性方波体环氧树乙工业级
工业级,蓝尾无锡树脂
法用改性剂对环氧树脂基体进行化学或物理改性,再用乙-醇甲藤「分析纯
天津市福晨化学试剂厂
固化剂固化,工艺较复杂。而通过对固化剂进行分子设し环氧油酸宿」エ业级』张家口广盛化学有限公司
计,合成柔性固化剂来增韧环氧树脂,不但能提高环氧
CYD-128エ业级中国石化巴陵石油化工有限责任公司
固化物的韧性、抗开裂性等,同时能改进环氧树脂的固液体环氧树脂乙为脂防族缩水甘油慈类环氧树指,球氧值为.50:环氧
化工艺,赋予环氧固化物新的性能,这种方法正日益受
油酸酯,环氧值为0.17。
到人们青睐。含有柔性链段的大分子固化剂增韧环氧树
脂,其柔性链段能键合到致密的环氧树脂交联网络中,
并在固化过程中产生了微观相分离,形成了致密、疏松
相间的两相网络结构,在提高环氧树脂韧性的同时,又
简化了成型工艺?。
二乙烯三胺是环氧树脂固化体系中比较常见的
OCETA-ET
种常温固化剂,胺类固化剂因其价格相对便宜,并能在
图1
较低温度固化,所以用量很大。但小分子胺类固化剂,特
别是伯胺类存在挥发性大,对皮肤刺激,毒性大,易与空
c?-HH
气中的二氧化碳反应,固化反应速度太快,适用期短等
问题。因此,研究大分子的增韧固化剂已经成为环氧
树脂的研究热点之-一间。本文针对二乙烯三胺的这类缺
(?
点以其为主要原料合成一种新型柔性固化剂。得到的新
型固化剂具有粘度低,不易挥发低毒性等特点。以其为
固化剂得到的产品脆性得到很大大改善。
1实验
--
11实验原料(见表1)
1.2合成机理
第一步(见图1):
第二步(见图2):
图
对常用的的多胺固化剂二乙烯三胺(①DETA进行改
10
万方数据
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性,采用二步扩链法合成柔性环氧固化剂。先采用液体
的环氧树脂(EP)对二乙烯三胺(DETA)进行扩链反应,合
成预聚体,然后用带有柔性长碳链的环氧油酸脂对预聚
物进行扩链封端反应,得到柔性固化剂。
13实验方案的确定
0∞m如即g0
定量的二乙烯三胺(DETA)单体与乙二醇甲醚溶液
混合放入三口烧瓶中,边搅拌边滴加液体环氧树脂(EP
的乙二醇溶液中,保持温度为65℃,5~6h,减压抽真空
wnenumgertacm"
除去未反应的二乙烯三胺,得到的就是DETA-EP的预聚
图3液体环氧树脂甲改性红外光谱图
物。用乙二醇甲瞇稀释成一定浓度的溶液,待用。在代苯环,在图中174cm1处出现了明显的酯键-C00
60℃下,h内滴加环氧油酸酯到DETA-EP预聚物的乙的吸收峰。说明液体环氧树脂甲成功加到预聚物上
二醇甲醚溶液中。反应结東,将产物蒸馏纯化。产物为琥
图4为液体环氧树脂乙改性二乙烯三胺,环氧油酸
珀色粘稠状液体
酯封端后的红外光谐图。图中3300~3500cm-1间的端
14力学性能测试
伯胺基团的特征双吸收峰几乎消失,可认为产物中几乎
按照理论用量,将合成的两种柔性固化剂以及DE-不存在伯胺基团,说明DETA-EP加成物与环氧油酸酯发
TA按照理论用量对环氧树脂CYD-128进行固化,制成生了开环封端反应。在图中1740cmr1处出现了明显的
标准的拉伸,神击试样,在一定条件下固化。
酯键-C的吸收峰。由于环氧树脂乙为脂肪族类环氧
拉伸强度测试:按CB/T1040-1992(《塑料拉伸性树脂,故无苯环特征峰。环氧树脂乙环氧树脂成功的加
能试验方法》)标准制备试样,室温下采用电子万能材料到预聚物中。
实验机进行测试,拉伸速度为2mm/min,记录样条的拉
伸强度。
冲击强度测试:按GB/T16420-1996(《塑料冲击性
能小试样试验方法》)标准制备试样,室温下采用
XJ-50型冲击试验机进行测试,记录试样吸收的冲击題
强度。然后按照无缺口试样简支梁冲击强度a(kJ/m2)的
公式计算:
其中
A一一试样吸收的冲击强度,J;
wavenum berseem
b试样宽度,m
图4液体环氧树脂乙政性红外光谱图
d一试样厚度,mm
2.2力学性能分析
2结果与表征
由表2可以看出,环氧树脂甲改性DETA产物的抗
2.1红外光谱分析
冲击强度比纯DETA的固化产物提高了150%,抗拉强度
图3为液体环氧树脂甲改性二乙烯三胺,环氧油酸和弹性模量下降程度不明显,断裂伸长率有大幅度提
酯封端后的红外光谱图。图中3300~3500cm1间的端
表2试样冲击、拉仲数据
伯胺基团的特征双吸收峰明显减弱几乎消失,可认为产
固化剂
抗冲击性抗拉强度断裂伸长率
g°Cm
(Mpa)
物中几乎不存在伯胺基团,说明DETA-EP加成物上的端
纯DETA
5.72
伯胺基团与环氧油酸中的环氧基团发生了反应。「环树形甲段性5
8.2
0.38
835cm-1和769cm-1处的两个峰显示苯环为对位二取「环氧树脂乙改性「8.6
45.04
6,33
万方数据