环氧树脂固化剂的研制
尚承伟 贾坤 李志强
(电子科技大学微电子与固体电子学院)
指导教师: 李元勋
摘要:
介绍了脂类改性胺类固化剂的实验原理,工艺路线,合成方法,阐述改性类胺类固化剂的发展方向。合成的大分子量的固化剂,避免了小分子量固化剂的易挥发的缺点,同时降低了反应活性并且增加了柔韧性。
关键词:
己二胺,环氧树脂,固化剂,甲基丙烯酸甲酯。
一、发展现状及前景:
环氧树脂是一类重要的合成热固性胶粘剂,它对大部分的材料都有很好的粘合性能,且固化后具有优良的耐热性,耐化学腐蚀性和耐酸碱性。但必须和固化剂交联后才能体现它的这些性能,所以固化剂是环氧树脂中不可缺少的组成部分。然而常用的固化剂大都具有分子量小,易挥发,对人体伤害大;并且因为活性氢较多,反应剧烈,放热较多,因而反应后收缩力大,容易脆裂。 目前,对新型固化剂的研制主要体现在对低级脂肪胺的改进,且主要有以下几个途径: 1. 用酚醛对胺进行改性; 2.用环氧化合物对多元胺进行改性; 3.用酮类、氰类和多元胺进行合成; 4.用丙稀酸脂类和胺进行加成; 5.芳香胺类近来也受到重视。
二、合成原理:
本反应的实验原理如下: 采用甲基丙烯酸甲酯和己二胺反应:
2H2N-(CH2)6-NH2+CH2=C(CH3)-COOCH3 CH3OOC-CH(CH3)-CH2-HN-(CH2)6-NH-CH2-CH(CH3)-COOCH3
三 反应仪器及药品:
药品: 己二胺(基料) 甲基丙烯酸甲酯 环氧树脂(双酚A型)
仪器: 三口圆底烧瓶 回流冷凝管 磁力搅拌器 恒压式滴液漏斗 温度计
四、工艺条件选择:
a. 温度: 反应温度高于反应物熔点,低于沸点。 温度 80—90度
b. 滴加时间:因为反应是放热的,所以靠滴加速度控制反应速度。 己二胺和甲基丙烯酸酯 均在 60min内滴完
c. 反应时间: 滴加完成后,再反应4-5小时。
五、实验安排如下:
表1 实验方案
因素
试验序号
A B C D
1 1 1 1 1
2 1 2 2 2
3 1 3 3 3
4 2 1 2 3
5 2 2 3 1
6 2 3 1 2
7 3 1 3 2
8 3 2 1 3
9 3 3 2 1
表 2 因素——水平表
因素
水平
A
甲基丙烯酸酯/己二胺(mol)
B
反应温度
C
反应时间
D
环氧树酯/己二胺(mol)
1 1.8 80 4h 1
2 2 90 6h 1.2
3 2.2 85 5h 0.8
六、产品的测试:
配制成不同比例的胶粘剂,在与环氧树脂和己二胺配成的胶粘剂相比较。
优点:该固化剂增加了分子量,降低的挥发性,从而减小了固化剂的毒性;并且固化时降低了反应的放热量,延长了环氧树脂胶粘剂的使用期。
缺点:降低了固化时的反应活性,有可能需要加热才能固化。
七、实验总结与心得体会
经过两周的努力,我们终于做出了自己的产品,从一开始的市场调查到可行性报告的书写,每一步我们都认认真真地在做,最无聊的是实验的反应过程,就是无聊地在那里看着达5 小时之久,然而当我们看到自己做出来的东西是,那点郁闷一点都没了,心中充满了喜悦。可惜的是我们可能是由于第一次做,产品的效果不是很好,虽然远远超过了不用固化剂的,但是于同类产品相比,还是有差距的。但是可贵的是我们了解了具体的过程,掌握了操作时的注意事项,使我们是实验没有发生一次意外。当然后面的毕业设计中我们会更加努力的。
参考文献
1.扬兴武等, 新型环氧树脂固化剂的研制,《全面腐蚀控制》18卷2期。
2.宇春花等,一种新型环氧树脂固化剂的合成,《中国胶粘剂》14卷2期。
3.肖卫东等,环氧树脂胺类固化集的改性,《胶体与聚合物》19卷2期。
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