环境固化环氧树脂和固化剂的化学

一种常见的环境固化双组分涂料化学反应涉及到一种化学反应 环氧树脂 以一种 胺功能树脂 (硬化剂). 由于其粘合力强,耐湿气, 交联环氧树脂用于各种表面,包括金属和混凝土, 环氧树脂双组分组合物用于各种应用,包括外部和内部应用的底漆.

环氧基团与胺固化剂的反应性

如表二所示, 环氧基与伯胺在环境温度下反应生成仲胺,仲胺又可以反应生成叔胺. 各种环氧树脂和胺的反应速率, 表一列出了环氧基团与胺固化剂的一般结构-反应性关系.

表一-环氧固化剂和胺固化剂中官能团反应速率的一般比较

胺反应 Primary > Secondary > Tertiary
胺反应 反应速率随碱强度的增加而增加
胺反应 随着空间位阻的增加而减少
胺反应Aliphatic > aromatic or cycloaliphatic  
  
环氧树脂反应性Aromatic (for example a bisphenol A based epoxy) > Aliphatic (ie. 氢化版双酚A环氧树脂
环氧树脂反应性Terminal epoxy groups > internal epoxy groups

表II -环氧树脂与胺的反应示例

环氧树脂与氨基功能的反应-在勘探者知识中心了解外部航空航天涂料.
具有氨基功能的环氧树脂的反应

有了正确的催化剂, 脂肪族环氧树脂 能在室温下与羧基反应吗. 环脂肪族环氧基体系(即. 使用氢化双酚a作为组件)也为外部应用提供了更好的光稳定性.

当形成一个化学计量反应时, 用等价物来讨论反应物是可取的.

计算环氧树脂与多胺的混合比例

例如, 用固化剂的重量/环氧树脂的重量来计算化学计量部分: 

胺固化剂Eq. Wt. X 100 /环氧Eq. Wt. 的树脂

例如,如果环氧树脂Eq. Wt. = 400,胺固化剂Eq. Wt. is 100

phr = 10000/400 = 25.0

因此,25.按胺固化剂与环氧树脂1:1的化学计量比,固化100份环氧树脂,需要0份胺固化剂.

环氧树脂

根据下面的图表,大多数 环氧树脂 是通过反应产生的 双酚A (BPA)加上过量的环氧氯丙烷所以末端基是缩水甘油醚. 环氧树脂的分子量和环氧当量质量由环氧氯丙烷EPC与BPA的比例控制. 双酚F (BPF)基环氧树脂比双酚a基环氧树脂具有更大的柔性. 氢化双酚a环氧树脂由于没有吸收UV的芳香族基团,提供了更好的外部风化性能. 其他环氧树脂类型包括 epoxy-novolac (EN)和 环氧酚醛 (EP). 环氧-酚醛(EN)树脂具有更高的功能性(环氧功能侧链),因此具有更高的交联密度和更好的耐化学性. 环氧酚醛树脂也因其耐化学性和优良的耐腐蚀性而闻名.

双酚A (BPA)与过量的环氧氯丙烷反应制成环氧树脂的示意图
图BPA

其他硬化剂

除了用于环氧功能树脂固化的胺类功能固化剂外, 聚酰胺amidoaminesphenalkamines 而且 硫醇的功能 固化剂提供了提高的低温固化剂. 例如,聚合醇与环氧树脂在0℃至- 20℃固化. 溶剂的选择 确定环氧胺双组分体系的另一个重要因素是什么. 合适的氢受体溶剂如 叔丁基酯 能延长锅的使用寿命. 大多数酮和酯(TBA除外)应避免使用,因为它们在室温下形成酮胺,尤其是与伯胺形成酮胺,这会导致活性胺的数量减少. 在室温下,醇也会缓慢地与环氧基发生反应. 如果使用单醇,粘度变化不大. 然而, 随着时间的推移, 这减少了环氧官能团的数量,并导致a部分含环氧树脂和一种初级醇溶剂的交联密度降低.

加速器

叔胺 与水、一些醇和一些弱酸(如苯酚)一起充当固化加速器. 例如, 2,4,6-[三(二甲胺甲基)]苯酚具有酚基和叔胺基,也是一种有效的催化剂. 弱酸促进环氧树脂的开环反应.

UL勘探者搜索引擎提供了许多胺固化剂和环氧树脂,用于配制双组分和其他类型的环氧涂料.

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