有機脲促進雙氰胺固化環氧樹脂機理

2021-02-14 環氧樹脂及應用


氰胺是環氧樹脂常用的一種 潛伏性固化劑，在室溫下有長達6個月以上的儲存期，其固化物具有良好的力學性能和介電性能，但存在固化溫度高、在環氧樹脂中溶解度小等缺陷，實際使用過程中通常添加少量取代脲作為促進劑，以降低固化溫度和提高反應速度。取代脲類促進劑屬於潛伏型固化促進劑，其環氧組合物的室溫儲存期較長。

與單獨使用雙氰胺相比，取代脲在相對較低溫度下分解，分解產物催化或激活了環氧樹脂固化反應，這就是有機脲促進劑降低環氧樹脂體系固化溫度的原因。最高固化溫度可降低40℃～50℃，但樹脂體系的室溫貯存期縮短，不過仍可達到1～2個月，而使用特殊結構的有機脲促進劑，室溫貯存期更可達到6-12個月，下表為一些常見的有機脲促進劑。

環氧樹脂/雙氰胺/取代脲固化體系的反應 機理十分複雜，總結下來有三種可能反應機理：

Thomas和Benedikt認為取代脲受熱後分解成二甲胺和異氰酸酯，二甲胺與環氧基反應生成叔胺，叔胺催化促進環氧基與雙氰胺反應，而異氰酸酯與環氧基反應生成惡唑烷酮；

LaLiberte認為 取代脲與環氧基在低溫下反應生成惡唑烷酮和二甲胺，二甲胺進一步與環氧基反應生成叔胺，叔胺又繼續催化環氧樹脂的聚合反應;

國內報導認為取代脲先與雙氰胺反應生成胍類化合物和二甲胺，二甲胺再與環氧基反應生成叔胺，然後在叔胺的作用下，環氧樹脂發生陰離子開環聚合。

總之，無論按哪一種機理反應，所 涉及的固化反應都相當複雜。此外，雙氰胺中的腈基在高溫下會與環氧基或羥基發生反應，從而使體系的固化反應進一步複雜化。


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