非离子型水性环氧树脂固化剂的合成与性能研究

采用低相对分子质量的环氧树脂E-51与聚醚-4000反应制备环氧改性聚醚加成物,再与多乙烯多胺进行反应制备胺封端的聚醚-环氧-胺加成物,最后采用单环氧化合物进行封端,合成非离子型水性环氧固化剂,实验表明工艺可行。对环氧E-51改性聚醚-4000合成过程中的各影响因素进行了研究,并对非离子型水性环氧固化剂的固化性能进行了评价。最佳配方与工艺为:n(环氧树脂E-51)∶n(聚醚-4000)2∶1,催化剂选用含三氟化硼(BF3)质量分数2%的乙醚溶液(60℃时加入,加入量为2%)。与现有的市售水性环氧固化剂固化性能相比,非离子型水性环氧固化剂固化的环氧体系的柔韧性和耐冲击性有大幅提高。     

聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成

采用多乙烯多胺与低分子质量环氧树脂反应,并在其中引入聚醚和环氧树脂CYD-128合成的CYD-128改性聚醚链段,合成聚醚型水性固化剂,实验表明工艺可行。对CYD-128改性聚醚合成过程中各影响因素进行了研究,并对聚醚水性固化剂固化性能进行了评价。最佳配方与工艺为:选择分子质量为1 500的聚醚,环氧树脂与聚醚物质的量比为2∶1,催化剂选用BF3(60℃时加入)。与现有文献中报道的固化物性能相比,水性固化剂固化环氧体系的的柔韧性和附着力有大幅提高,硬度、光泽度和强度改变不大。     

常温固化自乳化型水性环氧固化剂的制备及性能研究

以聚乙二醇、环氧树脂E20、间苯二甲胺（MXDA）为原料、过硫酸钾为催化剂，合成了一种非离子型常温固化自乳化型水性环氧固化剂。系统优化了反应温度、时间、催化剂用量以及原料配比对固化剂性能的影响，利用红外光谱对固化剂进行结构表征，测试了基于该固化剂乳化固化环氧树脂E44所得涂层的性能。结果表明：当过硫酸钾用量占环氧树脂和聚乙二醇总量的0.75%、n（环氧树脂）∶n（聚乙二醇）∶n(MXDA)=1∶1∶4，反应温度为180℃、时间为4 h时，所得涂膜的机械性能、耐腐蚀性能优异。     

多硫醇快速固化剂的合成

为促进硫醇固化剂的国产化,对其制备方法进行了研究。将聚醚与环氧氯丙烷在四氯化锡催化下加热反应生成中间体(PCE),PCE与硫氢化钠或硫脲等亲核试剂发生亲核取代反应,合成多硫醇固化剂。该固化剂与环氧树脂按质量比1∶1混合,5 min快固化胶的钢-钢剪强度(常温)>18 MPa,水下浸泡7 d后剪切强度为8.5 MPa。     

适用于塑胶跑道的新型水性胶粘剂制备及施工工艺研究

为制备无毒无污染的环保型塑胶跑道水性胶粘剂,选择二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、聚醚二元醇和聚醚三元醇为原料,采用小分子聚醚多元醇为固化剂,制备聚氨酯胶粘剂应用于塑胶跑道,并讨论了不同聚醚多元醇质量比、—NCO质量浓度、催干剂等对制品性能影响。研究结果表明,当m(聚醚多元醇220)∶m(聚醚多元醇303)为3∶2、固化剂按照n(聚醚多元醇303)∶n(TMP)为2∶1、—NCO质量浓度为5%和催干剂用量为0.3%时,制备的聚氨酯塑胶制品力学性能优异,实用性强,固化时间适中,实现了无毒无味、环保健康的要求。制备的新型水性胶粘剂与不同粒径的MPV混合可铺设环保性塑胶跑道。     

聚氨酯-丙烯酸酯无溶剂复膜胶的合成

以聚醚多元醇PPG1000与MDI-50反应合成的端NCO基聚氨酯(PU)预聚体为复膜胶的主剂;以聚醚多元醇PPG400为反应介质,以总质量分数60%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)及丙烯酸羟乙酯(2-HEA)为共聚单体,合成的低黏度共聚物作为固化剂。将主剂与固化剂按异氰酸酯指数1.4配制成聚氨酯-丙烯酸酯复膜胶。考察了NCO含量、固化剂反应温度、丙烯酸酯配比等因素对复膜胶性能的影响。研究表明,主剂NCO基质量分数为16%,固化剂丙烯酸酯共聚物的理论玻璃化转变温度为-10℃、聚合温度为110℃且固化剂总羟值为160 mgKOH/g时,得到的聚氨酯-丙烯酸酯复膜胶用于聚丙烯复合薄膜表现出优异的粘接性能。     

环氧树脂室温快速固化剂的合成

以羟基化合物(聚己内酯三元醇、正丁醇)和多聚磷酸为原料合成环氧树脂室温固化剂,研究了原料配比、反应温度和反应时间对固化剂性能的影响,并考察了固化剂用量对环氧树脂胶黏剂性能的影响。结果表明:正丁醇与聚己内酯三元醇、羟基化合物与多聚磷酸的摩尔比分别为1.0∶10.0,2.0∶1.0,在75℃条件下反应4 h,合成了能使环氧树脂室温快速固化的固化剂。该固化剂用量为环氧树脂质量的30%时,环氧树脂在室温条件下5 min即可固化,且胶黏剂具有优异的黏接性能。     

双组分聚氨酯密封胶的制备与性能研究

以聚醚多元醇和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为主要原料,制备了双组分PU(聚氨酯)密封胶,并优选了端—NCO基预聚体的合成条件。研究结果表明:当n(3官能度聚醚多元醇)∶n(2官能度聚醚多元醇)=1.2∶1.0时,加入MDI后,70~75℃反应4 h,可得到w(—NCO)=4.5%的端—NCO基预聚体;当A组分、B组分按照R=n(—NCO)∶n(—OH)=1.1∶1~1.4∶1配比混合均匀时,制得的PU密封胶具有良好的粘接性能和热稳定性。     

室温固化端脂肪氨基聚醚/环氧树脂胶粘剂性能的研究

以自制的聚醚链段为柔性链段、苯脂肪氨基为刚性链段的新型端脂肪氨基聚醚(APPEG)为固化剂制备了可室温固化的环氧树脂(E-44)胶粘剂,研究了环氧树脂增韧体系的微观形貌和力学性能。结果表明:固化剂对环氧树脂具有明显的增强、增韧效果,当APPEG与E-44的质量比为0.67∶1时,胶粘剂表现出最佳的综合力学性能;胶粘剂的玻璃化转变温度Tg为22℃,具有较好的耐温性和阻尼性能。     

MDI固化剂的合成

以二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)单体、三羟甲基丙烷(TMP)及聚醚为原材料,采用加成-三聚聚合工艺合成聚氨酯固化剂。讨论了m(TMP)∶m(聚醚)及n(—NCO)∶n(—OH)对固化剂性能的影响。结果表明,在m(TMP)∶m(聚醚)为9∶1,n(—NCO)∶n(—OH)为3.5∶1的合成条件下,可得到相容性好、贮存稳定的聚氨酯固化剂。     

壬基酚改性胺固化剂的合成及性能研究

壬基酚改性胺固化剂是由壬基酚、甲醛、胺经过曼尼希反应制成的环氧树脂固化剂。本文介绍了采用不同胺,不同反应配比进行的合成反应,并通过TAG-DTA研究了不同胺制成的固化剂与环氧树脂固化反应过程的热效应。表明采用壬基酚合成曼尼希碱,反应比较温和,易于控制,产品可用作环氧树脂固化剂。     

改性双氰胺衍生物环氧固化剂的制备及性能研究

分别采用环氧丙烷、环氧丙烷丁基醚(501)和环氧树脂(EP)对双氰胺(DICY)进行改性,制备了一系列新型的改性DICY衍生物作为EP固化剂,并对改性DICY/EP固化体系的性能进行了初步研究。结果表明:当反应温度为95～105℃、n(DICY)∶n(环氧丙烷)=1∶1.1和n(DICY)∶n(501)=1∶1.3时,环氧丙烷改性DICY(反应3.0 h左右)和501改性DICY(反应3.0～4.0 h)的收率较高;EP改性DICY的最佳反应条件为反应温度105℃左右、反应时间4.0 h左右和n(DICY)∶n(EP)=1∶1.3。环氧丙烷(或501)改性DICY在室温时具有一定的潜伏性,与EP的相容性得到明显改善,并且其固化体系的起始放热温度比DICY体系降低了近40℃(或30℃);EP改性DICY具有较好的潜伏性(与DICY相当),并且极易溶于EP中,但其固化体系的起始放热温度稍低于DICY体系。     

水性环氧树脂乳化型固化剂固化特性研究

在多元胺中引入环氧树脂(EP),再通过成盐反应,合成出含仲胺盐结构、可乳化液体EP的固化剂;然后采用相反转法制备出稳定的水性EP乳液。结果表明:该固化剂在室温时具有一定的潜伏性(水性EP乳液室温储存期超过14 d),而在较高温度时具有快速固化的特点。仲胺盐的起始分解温度(Ti)约为113℃,当固化温度较低时,仲胺盐热分解反应难以进行,封闭的仲胺基与环氧基的固化反应难以发生,表现为成盐率越高,乳液凝胶时间越长;当固化温度>Ti时,仲胺盐快速热分解后释放出被封闭的活性仲胺基,乳液可快速固化,成盐率对乳液凝胶时间的影响不大。各固化膜均具有较低的吸水率(<3.1%),其耐水性和耐丙酮性能优良,但耐强酸、强碱性能较差且随固化剂成盐率提高而下降。     

水性环氧固化剂分散体的制备及改性

采用不同分子量的聚乙二醇与液体环氧树脂EPON828合成反应型乳化剂,然后将反应型乳化剂链段引入到以液体环氧树脂EPON828与间苯二甲胺为原料合成的端胺基中间体的分子结构中,再用活性稀释剂进行封端,最后加水分散,制得水性环氧固化剂分散体。采用了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(即硅烷偶联剂KH-550)对其进行改性。确定了间苯二甲胺与环氧树脂EPON828的摩尔比为2.2∶1,聚乙二醇6000与环氧树脂EPON828(摩尔比为1∶1)制备的反应型乳化剂用量为9%,硅烷偶联剂KH-550的用量为固化剂分散体的质量的2%时,所制备的水性环氧固化剂分散体稳定性最佳,其粒径为750.8nm,固含量约60%,胺值为118mgKOH/g,黏度为4500mPa·s。室温固化后,涂膜硬度为3H,光泽度(60°)为108%,冲击强度50kg·cm,柔韧性1mm,附着力1级,耐酸碱腐蚀性能好。通过傅立叶变换红外光谱表征了反应产物。     

环氧树脂低温快速固化剂的合成及性能研究

以苯酚、多聚甲醛、二乙烯三胺、硫脲为单体,以DMP-30为促进剂,合成了环氧树脂低温快速固化剂.分析了反应温度、反应时间以及各材料用量对环氧树脂固化剂性能的影响,并进一步考察了固化剂与环氧树脂最佳用量比.在( 110±2)℃下反应2.5 h,苯酚、多聚甲醛、二乙烯三胺、硫脲之比为1∶1.25∶1.3∶1.1,且DMP-...     

腰果酚缩醛胺与环氧树脂固化反应的研究

研究了腰果酚缩醛胺(PCD)固化剂加成固化环氧树脂(EP)聚合物的合成,考察了不同因素对该聚合物性能的影响。结果表明:当m(PCD):m(EP)=30:70时,PCD/EP聚合物的综合性能最佳;此时,PCD/EP聚合物对基材表面的附着力为1级,其柔韧性为1mm,拉伸强度为43.52MPa,压缩强度为85.09MPa,断裂伸长率为8.9%,热变形温度为125℃,硬度为2H(铅笔法),并具有优异的耐化学介质性能。     

Synthesis and characterization of emulsion‐type curing agent of water‐borne epoxy resin

Self‐emulsified water‐borne epoxy curing agent of nonionic type was prepared using triethylene tetramine (TETA) and derivative of epoxy resin as a capping agent, which was synthesized by liquid epoxy resin (E51) and polyethylene glycol (PEG), and the curing agent possessed emulsification and curing properties at the same time. The curing agent with good property of emulsifying liquid epoxy resin could be obtained under the condition of the molar ratio of PEG : E51 : TETA as 0.8 : 1 : 3.5 at 80°C for 5 h. The mean particle size of the emulsion liquid was about 220 nm with the prepared curing agent and epoxy resin at the mass ratio of 1 : 3. The structure of the emulsion‐type curing agent was confirmed by FTIR and ¹H NMR spectra, and the mechanism of cured film formation was also analyzed by SEM photographs. The cured film prepared by the emulsion‐type curing agent and epoxy resin under ambient cure conditions showed good properties even at high staving temperature. This study provides useful suggestions for the application of the water‐borne epoxy resins in coating industry. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 130: 2652–2659, 2013     

含亚甲基链段柔性固化剂的制备与性能研究

以双官能度EP(环氧树脂)对脂肪族二胺进行改性,制备了含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。采用FT-IR(红外光谱)法、TGA(热失重分析)法、非等温DSC(差示扫描量热)法和β-T(升温速率-温度)外推法等对改性固化剂的结构、改性固化剂/EP胶粘剂的性能(包括热稳定性、动态力学参数和最佳固化温度等)进行了分析和验证。结果表明:改性固化剂/EP胶粘剂固化体系的表观活化能为86.73 kJ/mol、反应级数为1.24和最佳固化温度为66℃;当n(EP):n(改性固化剂)=1:0.50时,相应胶接件的-196℃、室温、60℃剪切强度分别为16.84、14.73、13.52 MPa,说明其强度和韧性俱佳,并且完全满足实际使用要求。     

潜伏型环氧固化剂甲基异丁基酮二亚胺的合成及工艺优化

间苯二甲胺（MXDA）与甲基异丁基酮（MIBK）合成的甲基异丁基酮二亚胺（MIBKDI）,是单组分环氧胶常用的潜伏型固化剂。反应残余的MXDA,可直接与环氧树脂发生交联,显著降低储存稳定性。工业生产通过超高酮胺比使MXDA充分转化,但MIBK损失大、回收能耗高。本研究首先采用正交实验对反应温度、时间和酮胺比进行权重分析和因素效应分析,然后通过单因素实验系统研究反应时间、酮胺比对MXDA转化率的影响。结果表明,酮胺摩尔比超过5∶1（反应温度170℃、时间4 h）制备的固化剂,储存稳定性满足市场需求。在典型条件下,环氧树脂完全固化后剪切强度12.9 MPa,拉伸强度19.2 MPa,达到国家标准GB/T 2567—2008要求。与工业方案相比,酮胺比优化为5∶1以后,能耗大大降低,同时MIBK消耗有效节约,总成本得到客观降低。     

二氧化双环戊二烯环氧树脂固化工艺研究

影响二氧化双环戊二烯环氧树脂(DCPDE)固化的主要因素为固化剂、促进剂、固化温度和时间等。采用热重分析(TGA)法、红外光谱(FT-IR)法和X射线衍射(XRD)法等手段对固化物的性能进行表征,系统研究了各因素对DCPDE固化特性的影响。结果表明:DCPDE的固化工艺可采取程序升温的方式,即"120℃/6 h→160℃/6 h→200℃/8 h";以顺酐为固化剂、甘油为促进剂时,DCPDE固化物的热稳定性较高,并且色泽均一;固化体系的最佳配比为n(DCPDE)∶n(顺酐)∶n(甘油)=1∶1∶0.3。