環氧樹脂的固化劑及固化機理

在工業中應用最廣泛的固化劑有胺類、酸酐類和含有活性基團的合成樹脂。

一、有機胺類固化劑

特點：常溫固化，速度快，放熱量大，使用期短。

典型的有機胺類固化劑：乙二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，間苯二胺，4,4^’－二氨基二苯甲烷，4,4^’－二氨基二苯砜。

胺的固化機理：

（一）伯胺和仲胺。通過親核加成反應進行。

（二）叔胺

能促使環氧基開環，按離子型聚合。

常見的品種：DMP－30，粘稠液體，7－8%可使E-51常溫固化。

伯胺、仲胺固化劑用量計算：

已二胺、二乙烯三胺使用較多，因有揮發等因素，固化劑的用量可比理論量多0~20%。

多元胺固化的環氧樹脂漆，在25℃時漆膜一般在1天內即可干燥，但漆膜徹底干燥需要7天以后。圖6.2為胺固化環氧清漆的漆膜固化過程。

圖6.2　胺固化環氧清漆的漆膜固化過程。環氧樹脂的環氧當量500，固化劑三乙烯四胺

施工注意事項：

1.“泛白”問題。熟化。2.流平性很差，桔皮，縮邊。加入環氧樹脂5%用量的丁醇醚化三聚氰胺甲醛樹脂。

二、有機酸酐固化劑

大多數酸酐必須烘烤才能固化，固化放熱量低，常溫使用期長。固化產物機械強度，耐熱性較好。

（一）固化機理

高溫條件下，還能發生環氧基和羥基的醚化反應：

（二）酸酐固化的催化

叔胺等對酸酐固化環氧有明顯的催化作用，其機理如下：

由于反應中間產物能進一步打開環氧基使鏈增長，故用酸酐固化環氧可不按化學平衡方程式計算，應對具體酸酐進行試驗后決定。

100克環氧樹脂中酸酐添加量W

C：0.85（幾乎所有酸酐，除含氯酸酐）；0.6（含氯酸酐）；1.0（有機胺催化）

（三）低分子量聚酰胺

植物油酸的二聚體或三聚體和多元胺的反應產物，是一種琥珀色粘稠狀樹脂，室溫下能固化環氧樹脂。

由于聚酰胺分子結構中有較長的脂肪酸碳鏈，固化產物具有很好的彈性。

聚酰胺環氧樹脂漆施工性能好，漆膜不易產生桔皮、泛白病態；漆的施工時限較長，對人體毒性較小。可以水下施工。

聚酰胺環氧樹脂漆可以在常溫下固化。若采用烘干，可以縮短干燥時間，同時漆膜性能有明顯提高。如在常溫下，漆膜徹底干燥需要7~10天，而在60℃烘干時只需4~5小時。

圖6.3　烘干溫度與固化程度的關系

（四）合成樹脂類固化劑

1.酚醛樹脂

酚醛樹脂具有羥甲基和酚基，能與環氧基團反應。

需高溫烘烤固化（150~200℃）。為了提高固化速度，常加入少量的酸來催化。

酚醛樹脂固化的環氧樹脂漆，是環氧樹脂漆中耐腐蝕性最好的一種。漆膜具有優良的耐酸堿性、耐溶劑性、耐熱性。用于桶、貯罐、管道的內壁、化工設備。

2.脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、醇酸樹脂。耐化學藥品性比環氧酚醛差些，但漆膜的柔韌性很好，顏色淺，光澤強。適于涂裝醫療器械、儀器設備、金屬或塑料表面罩光。

（五）潛固化劑

1.雙氰胺，細分散在環氧中，貯存期六個月。

主要與固體環氧混合制成粉末涂料。涂料用靜電噴涂，經150~180℃烘15min，可得堅韌的涂層。

2.丁酮亞胺

丁酮亞胺可與環氧樹脂配漆，密閉貯存在罐內。當涂刷后漆膜接觸空氣中的水分時，則丁酮亞胺可水解形成丁酮和已二胺，使環氧樹脂固化。