環氧樹脂用潛伏型固化劑的合成及性能研究

李中衛 李承媛(中國兵器213研究所,四川成都610100)

環氧樹脂用潛伏型固化劑的合成及性能研究

李中衛 李承媛(中國兵器213研究所,四川成都610100)

環氧樹脂是一種優良的耐化學腐蝕性、力學性能、粘結性和絕緣性的熱固性樹脂，本文主要對環氧樹脂潛伏性固化劑的合成和性能問題進行了探究。

環氧樹脂；潛伏性固化劑；合成；性能

環氧樹脂是一種在分子結構中包含有兩個或兩個以上的環氧基團的高分子化合物。脂肪族、脂環族和芳香族結構在這一化合物中發揮著重要的作用。固化劑在環氧樹脂的應用過程中發揮著至關重要的作用。在工業技術不斷發展的情況下，固化劑的種類也表現出了日益豐富的特點

1 潛伏性固化劑的有關概念

環氧樹脂固化劑主要由顯在型固化劑、潛伏形固化劑和濕致型固化劑等多種固化劑組成[1]。固化劑與環氧樹脂混合物在是室溫常態下的存儲穩定性，是對顯在性固化劑和潛伏性固化劑進行區分的主要依據。在常溫常態下，潛伏性固化劑對環氧基團的反映會表現出惰性的特征。熱量、光照、濕氣和壓力是潛伏性固化劑與環氧樹脂發生固化交聯反應的主要觸發條件。潛伏性固化劑主要可以分為以下幾種形式，一是熱致型潛伏固化劑；二是濕致型潛伏固化劑；三是光致型潛伏固化劑。

2 環氧樹脂用潛伏性固化劑的合成與性能研究

（1）無鹵阻燃漢胺硼酸酯DBD的合成

易燃性是環氧樹脂固化物的主要特性。對該材料的阻燃性的提升，已經成為了學者所關注的一個重要問題。溴元素的應用，是一些學者所采取的提高環氧數樹脂材料阻燃性的措施，但是由于含溴物質在然收過程中會釋放出多溴二苯并呋喃和二噁英等有毒物質，因而，無鹵阻燃研究成為了環氧樹脂材料研究過程中的一大熱點要素。在本文中，筆者主要以無鹵阻燃含胺硼酸酯DBD的合成過程為例，對潛伏性固化劑的合成與性能問題進行了探究。

在親核加成反應的作用下，9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（以下簡稱DOPO）與甲醛之間可以衍生出含有羥基的衍生物[2]。這種衍生物與硼酸正丁酯、二甲基乙醇胺之間的酯交換反應，可生成一種名為含磷含胺硼酸酯的化合物（以下簡稱DBD）。單組份環氧樹脂(E51-DBD）的制備也成為了潛伏性固化劑合成過程中的一項重要措施。下表所示的內容是E51-DBD的潛伏性測試結果

表1 E51-DBD的潛伏性能測試結果

從表格中所示的內容來看，在DBD與E51(環氧樹脂預聚物)為100:10的情況下，單組份環氧樹脂的可以表現出一定的潛伏性能，但是在比值逐漸增加的情況下，穩定存儲周期的縮短，表明E51-DBD在DBD添加劑的加入量逐漸增加的情況下表現出了潛伏性能降低的問題。

（2）環氧樹脂固化物E51-DBD的阻燃性能

極限氧指數是對高分子的阻燃性能進行評價的重要指標。它與環氧樹脂固化物的阻燃性能之間存在這一種正相關的關系。下表所示的內容是DBD加入量不同的情況下，環氧樹脂固化物的極限氧指數實驗結果

表2 環氧樹脂固化物的阻燃性能表

從上述表格中所示的內容來看，相比于E51/DBDB1，E51/ DBD2的磷含量比E51/DBDB1的磷含量高出了38個百分點，但是極限氧指數值卻提升了30%百分點。極限氧指數值愈高，環氧樹脂固化物愈難燃燒，因而，在DBD材料不斷增加以后，磷元素的含量會有所提升，環氧樹脂固化物的阻燃性也會得到顯著的提升[3]。從DBD固化劑的阻燃性能的產生機理來看，DBD中的含磷部分在受熱以后會生成偏磷酸、聚磷酸等化合物，這些物質在促進環氧脫水以后會形成一定的致密碳層，這些因素在覆蓋在燃燒物的表面以后，會通過阻隔熱量的方式來實現阻燃的目的。

（3）環氧樹脂固化物E51-DBD的熱穩定性

環氧樹脂固化物的熱穩定性是其適用的溫度范圍的決定因素，也是其應用價值的主要影響要素。因而對這一材料的熱穩定性問題的研究，對高分子材料的開發工作有著積極的指導意義。

在將TG試驗應用于環氧樹脂固化物熱穩定性研究試驗以后，下表中的內容就是不同環氧樹脂固化物的熱穩定性數據。

表3 不同環氧樹脂固化物的熱穩定性數據

從表格中所述的內容來看，E51-DBD2在900℃時的殘炭率要明顯高于E51/PN的含碳率。在環氧樹脂預聚物的固化反應中，DBD發揮的是固化劑的作用。E51-DBD中含有的硼酸酯結構在燃燒過程中會產生硼酸酐或硼酸這兩種物質，他們課題讓可燃物在氧化作用下產生二氧化碳，這就可以讓固化物的成炭率有所提升，因而，硼元素的存在對固化物殘炭率的增加有著一定的促進作用。在將表1與表3進行綜合分析以后，我們可以發現，在固化劑DBD的含量逐漸增加的情況下，E51-DBD材料的熱穩定性會表現出逐漸下降的趨勢，但是固化物的殘炭率卻會表現出逐漸增加的趨勢。

[1]劉巧燕.環氧樹脂用潛伏型固化劑的合成及性能[D].華南理工大學,2013.

[2]李柳慧.環氧樹脂阻燃潛伏型固化劑的合成及其性能研究[D].華南理工大學,2012.

[3]盧放.新型環氧樹脂固化劑的合成及性能研究[D].大連理工大學,2013.