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簡介
環(huán)氧樹脂固化劑分類
1.堿性固化劑：脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、雙氰雙胺、咪唑類、改性胺類。
2.酸性固化劑：有機(jī)酸酐、三氟化硼及絡(luò)合物。
1.加成型固化劑：脂肪胺類、芳香族、脂肪環(huán)類、改性胺類、酸酐類、低分子聚酰胺和潛伏性胺。
2.催化型固化劑：三級胺類和咪唑類。
典型環(huán)氧樹脂固化劑固化機(jī)理
(一)．胺類固化機(jī)理
1.一級胺固化機(jī)理
若按氮原子上取代基（R）數(shù)目可分為一級胺、二級胺和三級胺；若按N數(shù)目可分為單胺、雙胺和多胺；按結(jié)構(gòu)可分為脂肪胺、脂環(huán)胺和芳香胺。
一級胺對環(huán)氧樹脂固化作用按親核加成機(jī)理進(jìn)行，每一個活潑氫可以打開一個環(huán)氧基團(tuán)，使之交聯(lián)固化。芳香胺與脂環(huán)胺的固化機(jī)理與一級胺相似（伯胺、仲胺和叔胺） ① 與環(huán)氧基反應(yīng)生成二級胺② 與另一環(huán)氧基反應(yīng)生成三級胺?、?生成的羥基與環(huán)氧樹脂反應(yīng)
2.固化促進(jìn)機(jī)理：在固化體系中加入含給質(zhì)子基團(tuán)的化合物如苯酚，就會促進(jìn)胺類固化，這可能是一個雙分子反應(yīng)機(jī)理，即給質(zhì)子體羥基上的固發(fā)氫首先與環(huán)氧基上的氧形成氫鍵，是環(huán)氧基進(jìn)一步極化，有利于胺類的N對環(huán)氧基的親核進(jìn)攻，同時完成氫原子的加成。
(二).有機(jī)酸酐固化劑特點(diǎn)和反應(yīng)機(jī)理
酸酐類固化劑優(yōu)點(diǎn)：1.揮發(fā)性小，毒性低，對皮膚的刺激性?。?.對環(huán)氧樹脂的配合量大，與環(huán)氧樹脂混熔后粘度低，可以加入較多的填料以改性，有利于降低成本；3.使用期長，操作方便。缺點(diǎn):：1.由于固化反應(yīng)較慢，收縮率較小；2.所需的固化溫度相對比較高，3.不易改性；4.貯存時易吸濕生成游離酸造成不良影響(固化速度慢、固化物性能下降)；5.固化產(chǎn)物的耐堿、耐溶劑性能相對要差一些。
這一類固化反應(yīng)以有無促進(jìn)劑的存在分成兩種形式
(I)、在無促進(jìn)劑存在時，首先環(huán)氧樹脂中的羥基與酸酐反應(yīng)，打開酸酐，然后進(jìn)行加成聚合反應(yīng)，其順序如下：(1)羥基對酸酐反應(yīng)，生成酯鍵和羧酸；(2)羧酸對環(huán)氧基加成，生成羥基；(3)生成的羥基與其他酐基繼續(xù)反應(yīng)。這個反應(yīng)過程反復(fù)進(jìn)行，生成體型聚合物。另外，在此種體系中，由于處于酸性狀態(tài)，與上述反應(yīng)平行進(jìn)行的反應(yīng)是別的環(huán)氧基與羥基的反應(yīng)，生成醚鍵。從上述機(jī)理中可以看出，固化物中含有醚鍵和酯鍵兩種結(jié)構(gòu)，而且反應(yīng)速度受環(huán)氧基濃度、羥基濃度的支配。 (II)、在促進(jìn)劑存在的條件下，酸酐固化反應(yīng)用路易斯堿促進(jìn)。促進(jìn)劑(一般采用叔胺)對酸酐的進(jìn)攻引發(fā)反應(yīng)開始，其主要反應(yīng)有：(1)促進(jìn)劑進(jìn)攻酸酐，生成羧酸鹽陰離子；(2)羧酸鹽陰離子和環(huán)氧基反應(yīng)，生成氧陰離子；(3)氧陰離子與別的酸酐進(jìn)行反應(yīng)，再次生成羧酸鹽陰離子。這樣，酸酐與環(huán)氧基交互反應(yīng)，逐步進(jìn)行加成聚合。在促進(jìn)劑路易斯堿存在的條件下，生成的鍵全是酯鍵，未發(fā)現(xiàn)如同無促進(jìn)劑存在時所生成的醚鍵。在促進(jìn)劑存在時，環(huán)氧樹脂的固化速度也受體系內(nèi)羥基濃度的支配。因此，添加促進(jìn)劑對液態(tài)環(huán)氧樹脂非常有效，120～150℃即能完成固化反應(yīng)。但對于固態(tài)環(huán)氧樹脂，則要充分注意適用期非常短的問題。在促進(jìn)劑不存在時，從理論上講，應(yīng)當(dāng)一個環(huán)氧基對一個酸酐，而實際上僅用化學(xué)理論量的80%～90%就足夠了。在促進(jìn)劑存在時，酸酐用量為化學(xué)理論量。
(三).咪唑類固化劑的反應(yīng)機(jī)理
咪唑類固化劑分子結(jié)構(gòu)中存在著1位仲胺氮原子和3位叔胺氮原子,它對環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化反應(yīng)時,一般認(rèn)為是咪唑環(huán)上3位氮原子首先使環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán),當(dāng)1位氮原子上存在氫原子時,發(fā)生氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移,然后1位氮原子再與環(huán)氧樹脂反應(yīng),形成1:2加成產(chǎn)物;而當(dāng)1位氮原子上存在取代基時,1位氮原子不與環(huán)氧脂反應(yīng),僅3位氮原子使環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán)形成1:1加成產(chǎn)物。在上述2種情況下,最后環(huán)氧基開環(huán)產(chǎn)生的氧負(fù)離子繼續(xù)催化環(huán)氧樹脂開環(huán)聚合。
