环氧树脂柔性固化剂的合成

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1、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睿(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，然而未改性的环氧树脂的韧性差、质脆、易开裂、冲击强度低等缺点在很大程度上限制了其应用。因此，对环氧树脂的增韧改性成

2、为了环氧树脂的研究热点。传统改性方法用改性剂对环氧树脂基体进行化学或物理改性，再用固化剂固化，工艺较复杂。而通过对固化剂进行分子设计，合成柔性固化剂来增韧环氧树脂，不但能提高环氧固化物的韧性、抗开裂性等，同时能改进环氧树脂的固化工艺，赋予环氧固化物新的性能，这种方法正日益受到人们青睐。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、疏松相问的两相网络结构，在提高环氧树脂韧性的同时，又简化了成型工艺【1卅。二乙烯三胺是环氧树脂

3、固化体系中比较常见的一种常温固化剂，胺类固化剂因其价格相对便宜，并能在较低温度固化，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，易与空气中的二氧化碳反应，固化反应速度太快，适用期短等问题嘲。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【6】。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1．1实验原料(见表1)1．2合成机理第一步(见图1

4、)：第二步(见图2)：对常用的的多胺固化剂二乙烯三胺(DETA)进行改一10一表1试剂及其规格名称规格生产厂家二乙烯j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工业级中国石化巴陵石油化工有限责任公司液体环氧树脂乙工业级工业级，蓝星无锡树脂厂乙■醇甲醚分析纯天津r}f福晨化学试剂厂环氧油酸酯工业级张家口广盛化学有限公司CYD-128工业级中国石化巴陵石油化工有限责任公司嘞一Ql～铲a-b+孙峨躲吩谤潮∞嘲斟嚆’＼o／∞-,．o／∞殴砷—一手P吁一I‘H一千卜一+—坩l-I^一Ho，∞}D闷吩≮J汉

5、、aI卜_岱嗡b夺汉I一㈣硒o～㈣童沮、cI卜仁强*—6-沮IaH图2广东建材2010年第10期研究与探讨性，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。1．3实验方案的确定定量的二乙烯三胺(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，减压抽真空除去未反应的二乙烯三胺，得到的就是DE

6、TA—EP的预聚物。用乙二醇甲醚稀释成一定浓度的溶液，待用。在60℃下，4h内滴加环氧油酸酯到DETA-EP预聚物的乙二醇甲醚溶液中。反应结束，将产物蒸馏纯化。产物为琥珀色粘稠状液体。1．4力学性能测试按照理论用量，将合成的两种柔性固化剂以及DE—TA按照理论用量对环氧树脂CYD一128进行固化，制成标准的拉伸，冲击试样，在一定条件下固化。拉伸强度测试：按GB／T1040-1992(《塑料拉伸性能试验方法》)标准制备试样，室温下采用电子万能材料实验机进行测试，拉伸速度为2mm／min，记录样条的拉伸强度

7、。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XJJ-50型冲击试验机进行测试，记录试样吸收的冲击强度。然后按照无缺口试样简支梁冲击强度a(kJ／m2)的公式计算：a=畚X103其中：A——试样吸收的冲击强度，J；H式样宽度，唧；d——试样厚度，mill。2结果与袁征2．1红外光谱分析图3为液体环氧树脂甲改性二乙烯三胺，环氧油酸酯封端后的红外光谱图。图中3300～3500cm--1间的端伯胺基团的特征双吸收峰明显减弱几乎消失，可认为产物中几乎不存

8、在伯胺基团，说明DETA—EP加成物上的端伯胺基团与环氧油酸酯中的环氧基团发生了反应。835cm-1和769cm-1处的两个峰显示苯环为对位二取_r●r●nu岫●r岫11图3液体环氧树脂甲改性红外光谱图代苯环，在图中1741cm-1处出现了明显的酯键一COO-的吸收峰。说明液体环氧树脂甲成功加到预聚物上。图4为液体环氧树脂乙改性二乙烯三胺，环氧油酸酯封端后的红外光谱图。图中3300--一3500cm-i间的端伯胺基团的特征双吸收峰几乎消失，