有些脂肪胺對人體毒害和刺激較大,又易與空氣中的二氧化碳生成鹽,或吸收潮氣泛白,必須進(jìn)行改性。有時為了降低脂環(huán)族胺或芳香族的固化溫度也采用改性的方法。改性多元胺一般采用以下6種方法。 (1)環(huán)氧化合物加成多胺 由單或雙環(huán)氧化合物和過量多胺反應(yīng)制得。 (2)邁克爾加成多胺(Michacl reaction)由丙烯腈和多元胺進(jìn)行加成反應(yīng)制得。產(chǎn)物對環(huán)氧樹脂有良好的相容性,并使固化反應(yīng)變得緩和。 (3)曼尼斯加成多胺(Mannich reaction)由多元胺和酚醛初期縮合反應(yīng)制得。產(chǎn)物能在潮濕、低溫條件下固化環(huán)氧樹脂。 (4)硫脲加成多胺 由硫脲和多元胺反應(yīng)制得,產(chǎn)物活性基為疏基和胺基,所以能在很低溫的溫度下(5℃以下)固化環(huán)氧樹脂。 (5)酮類封閉多胺 由多元胺的胺基和酮類的羰基起脫水反應(yīng)而封閉胺的活性,可制成潮濕面固化組成物。 (6)胺類中加入固化促進(jìn)劑。 前面已敘述多元脂肪族胺能在室溫(20℃以上)下固化制得性能良好的產(chǎn)物,這一應(yīng)用特性促使土木建筑方面使用環(huán)氧膠黏劑及涂料。可是在低溫(10℃以下)下環(huán)氧樹脂的凝膠和固化非常緩慢,在5℃下有些固化劑根本不起固化反應(yīng),為了解決這類問題或使環(huán)氧樹脂在室溫下快速固化,目前均采用加入促進(jìn)劑的方法。 7.2.4.1 環(huán)氧化合物加成多元胺 將過量的多元胺與單或雙環(huán)氧化合物反應(yīng)而制得胺加成物。 由于加成物的分子量增大,沸點和黏度也增高,因此對皮膚和黏膜的刺激性也減小,吸濕性下降;同時也改善了原有脂肪胺固化產(chǎn)物的脆性。 早期這類加成物采用過環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷和乙二胺反應(yīng)制得,它們分別是N-(2-羥乙基)乙二胺和N-(2-羥丙基)乙二胺。由于由于反應(yīng)派生出來的羥基沒有很大的位阻,很易吸水使環(huán)氧組成物白化,固化速度很慢。例如用N-(2-羥丙基)乙二胺鋪成4mm厚的薄膜放在21℃相對濕度為66%的環(huán)境下,其吸水性從表7-11中可以看出是很大的。 表7-11 N- (2-羥丙基)乙二胺的吸濕性
而使用單或雙縮水甘油醚和脂肪族多元胺生成的加成物吸濕性大為下降。 目前工業(yè)化產(chǎn)品中有代表性的是二亞乙基三胺和丁基縮水甘油醚及低分子量環(huán)氧樹脂和乙二胺的加成物。 7.2.4.2 #593固化劑 #593固化劑由二亞乙基三胺和環(huán)氧丙烷丁基醚加成反應(yīng)制得的, 從上式的反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可以看到#593固化劑仍保留著伯胺、仲胺基,能在室溫下和環(huán)氧樹脂起固化反應(yīng);由于導(dǎo)入了環(huán)氧丙烷丁基醚減少了一個伯胺基又增長了分子量,所以和二亞乙基三胺相比它的活性有所下降,適用期有所延長,對濕氣和空氣中的二氧化碳敏感性有了明顯下降,由于其分子呈長鏈狀,固化產(chǎn)物的韌性也有明顯增加。用#593及二亞乙基三胺配置成涂料的性能對比見表7-12,其制成澆鑄件性能對比見表7-13. 表 7-12 #593及二亞乙基三胺配制成涂料的性能對比
從表7-12 可以看出#593固化劑在高濕度下仍有良好的固化性,大大改善了二亞乙基三胺的吸潮白化的缺點,涂料的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度有明顯的提高。 從表7-13中可以看出#593作為澆鑄件其機(jī)械性能基本上保持了二亞乙基三胺的性能,但是沖擊強(qiáng)度有了明顯的提高,只是硬度稍有下降。 表7-13 #593及二亞乙基三胺配制成澆鑄件性能對比
注:固化條件:20~25℃、24h+(80±2)℃、3h。 使用#593固化劑和環(huán)氧樹脂等配制后再防腐蝕、耐化學(xué)品涂料、澆鑄件、濕法成型層壓材料大量使用,已成為我國主要的改性環(huán)氧固化劑產(chǎn)品之一。 7.2.4.3邁克爾加成多元胺 胺的活潑氫對α β不飽和鍵能迅速起加成反應(yīng),該反應(yīng)稱為邁克爾反應(yīng)(Michacl reaction).特別是丙烯腈的加成反應(yīng)生成腈乙基化物(Cyanonethylation)在連續(xù)反應(yīng)性,改善和環(huán)氧樹脂的相容性方面均是有效的,典型的反應(yīng)如下: RNH2+CH2=CHCN→RNHCH2―CH2CN 有季戊四醇和丙烯腈的縮合物加氫后制得的3,9-雙(3-胺丙基)-2,4,8,10-四氧螺【5.5】十一烷(簡稱為螺環(huán)二胺)是熔點為47~48℃的固體,室溫下和環(huán)氧樹脂不能混溶,加熱混溶會影響組成物的使用壽命。螺環(huán)二胺與丙烯腈加成后變成了液體易與環(huán)氧樹脂想混溶,又降低了反應(yīng)活性,適用期也延長了隨氰乙基化程度的增加,反應(yīng)熱隨之下降,固化產(chǎn)物耐溶劑性得到改善,特別是耐氯化溶劑性能加強(qiáng),但是固化物的電性能會降低。 從表7-14及表7-15示出了氰乙基化程度不同螺環(huán)二胺丙烯腈加成物的性能及固化特性。其中N-001氰乙基化程度高于N-002. 表7-14 螺環(huán)二胺氰乙基化加成物品種及特性
表7-15 螺環(huán)二胺氰乙基化加成物固化樹脂性能
注;所用環(huán)氧樹脂的規(guī)格同表7-14. |