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固化劑的定義

　　固化劑又名硬化劑、熟化劑或變定劑，是一類增進(jìn)或控制固化反應(yīng)的物質(zhì)或混合物。 樹脂固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學(xué)反應(yīng)，使熱固性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，固化是通過添加固化（交聯(lián)）劑來完成的。

固化劑的固化溫度與固化物的耐熱性

　　各種固化劑的固化溫度各不相同，固化物的耐熱性也有很大不同。一般地說，使用固化溫度高的固化劑可以得到耐熱優(yōu)良的固化物。對(duì)于加成聚合型固化劑，固化溫度和耐熱性按下列順序提高：
　　脂肪族多胺＜脂環(huán)族多胺＜芳香族多胺≈酚醛＜酸酐
　　催化加聚型固化劑的耐熱性大體處于芳香多胺水平。陰離子聚合型(叔胺和咪唑化古物)、陽(yáng)離子聚合型(BF3絡(luò)合物)的耐熱性基本上相同，這主要是雖然起始的反應(yīng)機(jī)理不同，但最終都形成醚鍵結(jié)合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
　　固化反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，受固化溫度影響很大，溫度增高，反應(yīng)速度加快，凝膠時(shí)間變短；凝膠時(shí)間的對(duì)數(shù)值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢(shì)。但固化溫度過高，常使固化物性能下降，所以存在固化溫度的上限；必須選擇使固化速度和固化物性能折衷的溫度，作為合適的固化溫度。按固化溫度可把固化劑分為四類：低溫固化劑固化溫度在室溫以下；室溫固化劑固化溫度為室溫～50℃；中溫固化劑為50～100℃；高溫固化劑固化溫度在100℃以上。屬于低溫固化型的固化劑品種很少，有聚琉醇型、多異氰酸酯型等；近年來國(guó)內(nèi)研制投產(chǎn)的T-31改性胺、YH-82改性胺均可在0℃以下固化。屬于室溫固化型的種類很多：脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺；低分子聚酰胺以及改性芳胺等。屬于中溫固化型的有一部分脂環(huán)族多胺、叔胺、瞇唑類以及三氟化硼絡(luò)合物等。屬于高溫型固化劑的有芳香族多胺、酸酐、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺以及酰肼等。
　　對(duì)于高溫固化體系，固化溫度一般分為兩階段，在凝膠前采用低溫固化，在達(dá)到凝膠狀態(tài)或比凝膠狀態(tài)稍高的狀態(tài)之后，再高溫加熱進(jìn)行后固化(post-cure)，相對(duì)之前段固化為預(yù)固化(pre-cure)。

固化劑的結(jié)構(gòu)與特性

　　固化劑的固化溫度和固化物的耐熱性有很大關(guān)系。同樣地，在同一類固化劑中，雖然具有相同的官能基，但因化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)和固化物特性也不同。因此，全面了解具有相同官能基而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的多胺固化劑的性狀、特點(diǎn)，對(duì)選擇固化劑來說，是很重要的。
　　在色相方面，脂環(huán)族最淺，基本上是透明的，而脂肪族和芳香族，其著色程度相當(dāng)顯著。在黏度方面，也有很大不同，脂環(huán)族不過零點(diǎn)零幾Pa·s，而聚酰胺則非常黏稠，達(dá)數(shù)Pa·s，芳香族胺多為固態(tài)。適用期長(zhǎng)短正好與固化性完全相反，脂肪族反應(yīng)性最高，而脂環(huán)族、酰胺、芳香族依次降低。
　　色相：(優(yōu))脂環(huán)族→脂肪族→酰胺→芳香胺(劣)
　　熟度：(低)脂環(huán)族→脂肪族→芳香族→酰胺(高)
　　適用期：(長(zhǎng))芳香族→酰胺→脂環(huán)族→脂肪族(短)
　　固化性：(快)脂肪族→脂環(huán)族→酰胺→芳香族(慢)
　　刺激性：(強(qiáng))脂肪族→芳香族→脂環(huán)族→酰胺(弱)
　　多胺類固化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
　　另外，在光澤、柔軟性、粘接性、耐酸性、耐水性方面，也呈一定規(guī)律性。
　　光澤：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→聚酰胺一脂肪胺(劣)
　　柔軟性：(軟)聚酰胺→脂肪族→脂環(huán)族→芳香族(剛)
　　粘接性：(優(yōu))聚酰胺→脂環(huán)族→脂肪族→芳香族(良)
　　耐酸性：(優(yōu))芳香族→脂環(huán)族→脂肪族→聚酰胺(劣)
　　耐水性：(優(yōu))聚酰胺→脂肪胺→脂環(huán)胺→芳香胺(良)
　　多胺類固化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和與雙酚A樹脂固化物的性質(zhì)
　　對(duì)光澤來說，芳香族最好，脂肪族最差。此性質(zhì)受固化溫度的影響，隨溫度升高，光澤變好。至于柔軟性，官能基間距離長(zhǎng)的聚酰胺更優(yōu)良一些，而交聯(lián)密度高的芳香胺則差。耐熱性與柔軟性正好相反，而粘接性則與柔軟性一致。耐藥品性(耐酸性)受化學(xué)結(jié)構(gòu)影響，芳香族比較優(yōu)良，脂肪胺和聚酰胺則易受化學(xué)藥品腐蝕。耐水性受官能基質(zhì)量濃度的支配，官能基質(zhì)量濃度低、疏水度高的聚酰胺類更耐水，而官能基質(zhì)量濃度高的芳香族則差一些。

固化劑按用途分類及應(yīng)用

　　固化劑按用途可分為常溫固化劑和加熱固化劑。環(huán)氧樹脂高溫固化時(shí)一般性能優(yōu)良，但是在土木建筑中使用的涂料和粘接劑等由于加熱困難，需要常溫固化；所以大都使用脂肪胺、脂環(huán)映以及聚酰胺等，尤其是冬季使用的涂料和粘接劑不得不與多異氰酸酯并用，或使用具有惡臭氣味的聚琉醇類。
　　至于中溫固化劑和高溫固化劑，則要以被著體的耐熱性以及固化物的耐熱性、粘接性和耐藥品性等為基準(zhǔn)來選擇。選擇重點(diǎn)為多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有優(yōu)良的電性能，所以廣泛用于電子、電器方面。
　　脂肪族多胺固化物粘接性以及耐堿、耐水性均優(yōu)良。芳香族多胺在耐藥品性方面也是優(yōu)良的。由于氨基的氮元素與金屬形成氫鍵，因而具有優(yōu)良的防銹效果。胺質(zhì)量濃度愈高，防銹效果愈好。酸酐固化劑和環(huán)氧樹脂形成酯鍵，對(duì)有機(jī)酸和無機(jī)酸顯示了高的抵抗力，電性能一般也超過了多胺。

固化劑按化學(xué)成分分類

　　脂肪多元胺
　　1.脂肪族胺類：
　　不同范圍的產(chǎn)品具有不同的性能；反應(yīng)活性高，室溫或低溫下可以快速固化；對(duì)濕度相對(duì)不敏感。具有一定的顏色穩(wěn)定性；良好的耐化學(xué)腐蝕性，尤其是耐溶劑；用于熱固化時(shí)，具有良好的高溫表現(xiàn)；很好的耐化學(xué)腐蝕性并具有良好的電性能和機(jī)械性能。
　　二乙烯基三胺(DETA)
　　氨乙基哌嗪(AEP)
　　潮濕條件下進(jìn)行低溫下固化；良好的薄膜性能(如, 表面光澤優(yōu)異)；能夠防止胺的噴霜及水斑現(xiàn)象；良好的顏色穩(wěn)定性；具有很好的粘接性能和耐化學(xué)腐蝕性能；固化時(shí)間及貯放時(shí)間可選范圍較寬；用于熱固化時(shí)，具有良好的高溫表現(xiàn)；很好的耐化學(xué)腐蝕性并具有良好的電性能和機(jī)械性能。
　　1,2, 二氨基環(huán)己烷(DACH)
　　異佛爾酮二胺(IPDA)
　　亞甲基雙環(huán)己烷胺(4,4'-PACM)
　　乙二胺
　　EDA H2NCH2CH2NH2 分子量60 活潑氫當(dāng)量15 無色液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用6-8份
　　性能：有毒、有刺激臭味，揮發(fā)性大、粘度低、可室溫快速固化。用于粘接、澆注、涂料。該類胺隨分子量增大，粘度增加，揮發(fā)性減小，毒性減小，性能提高。但它們放熱量大、適用期短。一般而言它們分子量越大受配合量影響越小。長(zhǎng)期接觸脂肪多元胺會(huì)引起皮炎，它們的蒸汽毒性很強(qiáng)，操作時(shí)須十分注意。
　　二乙烯三胺
　　DETA H2NC2H4NHC2H4NH2 分子量103 活潑氫當(dāng)量20.6 無色液體
　　每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用8-11份。固化：20℃2小時(shí)+100℃30分鐘或20℃4天。性能：適用期50克25℃45分鐘，熱變形溫度95-124℃，抗彎強(qiáng)度1000-1160kg/cm2，抗壓強(qiáng)度1120kg/cm2，抗拉強(qiáng)度780kg/cm2，伸長(zhǎng)率5.5%，沖擊強(qiáng)度
　　0.4尺-磅/寸洛氏硬度99-108。介電常數(shù)（50赫、23℃）4.1 功率因數(shù)（50赫、23℃）0.009 體積電阻2x1016
　　Ω-cm 常溫固化、毒性大、放熱量大、適用期短。
　　三乙烯四胺 TETA H2NC2H4NHC2H4NHC2H4NH2
　　分子量146 活潑氫當(dāng)量24.3 無色粘稠液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用10-13份
　　固化：20℃2小時(shí)+100℃30分鐘或20℃7天。性能：適用期50克25℃45分鐘，熱變形溫度98-124℃，抗彎強(qiáng)度950-1200kg/cm2，抗壓強(qiáng)度1100kg/cm2，抗拉強(qiáng)度780kg/cm2，伸長(zhǎng)率4.4%，沖擊強(qiáng)度
　　0.4尺-磅/寸 洛氏硬度99-106。常溫固化、毒性比二乙烯三胺 稍低、放熱量大、適用期短。
　　四乙烯五胺 TEPA
　　H2NC2H4（NHC2H4）3NH2 分子量189 活潑氫當(dāng)量27 棕色液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用11-15份
　　性能同上。
　　多乙烯多胺 PEPA H2NC2H4（NHC2H4）nNH2 淺黃色液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用14-15份
　　性能：毒性較小，揮發(fā)性低、適用期較長(zhǎng)、價(jià)廉。
　　二丙烯三胺 DPTA H2N（CH2）3 NH（CH2）3NH2
　　分子量131 活潑氫當(dāng)量26 淺黃色液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用12-15份 性能 同TETA。
　　二甲胺基丙胺 DMAPA
　?。–H3）2N （CH2）3NH2 低粘度透明液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用4-7份
　　毒性較大，具有固化和催化兩個(gè)反應(yīng)，粘附性能良好，柔性也好，適用期長(zhǎng)。
　　二乙胺基丙胺 DEAPA （C2H5）2N
　?。–H2）3NH2 分子量130 活潑氫當(dāng)量65 低粘度透明液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用4-8份
　　固化：60-70℃4小時(shí)。性能：適用期50克25℃4小時(shí)，熱變形溫78-94℃，抗壓強(qiáng)度920-1050kg/cm2，抗拉強(qiáng)度480-640kg/cm2，沖擊強(qiáng)度
　　0.2尺-磅/寸 洛氏硬度90-98。介電常數(shù)（50赫、23℃）3.75 功率因數(shù)（50赫、23℃）0.007
　　中溫固化、低溫性能好。
　　三甲基六亞甲基二胺 TMD （ H2N）2（C6H9）（CH3）3無色液體
　　冷固化，適用期長(zhǎng)，毒性小。每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用21份
　　固化：80℃1小時(shí)+150℃2小時(shí)。性能：適用期400克25℃50分鐘或50℃10分鐘，馬丁耐熱92℃，抗彎強(qiáng)度1150kg/cm2，沖擊強(qiáng)度
　　20Kg-cm/cm2 tg δ 0.0009(23℃，100C/S）
　　表面電阻5.4x1011Ω（300V）體積電阻9x1015Ω.cm（300V）中溫固化、低溫性能好。
　　二已基三胺
　　H2N（CH2）6 NH（CH2）6NH2
　　已二胺改性物 AMINE248 分子式不詳 透明液體
　　粘度25℃1000-3000cps 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用4-8份 常溫-100℃固化。毒性較小、柔性好。
　　已二胺加合物
　　CH-2、L2505 分子式不詳 胺值160-210 低粘度透明液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用65份
　　CH3
　　胺值400-500 低粘度透明液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用60份
　　已二胺 HDA H2N（CH2）6NH2 分子量116
　　活潑氫當(dāng)量29 無色片狀結(jié)晶 熔點(diǎn)42℃ 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用12-15份
　　毒性大，能常溫固化但不好。適用期較短。
　　三甲基已二胺 分子量158 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用20-25份
　　固化：20℃2小時(shí)+100℃30分鐘或20℃7天。性能：適用期50克25℃45分鐘，熱變形溫度105℃，抗彎強(qiáng)度1150kg/cm2，抗拉強(qiáng)度650kg/cm2，伸長(zhǎng)率4.4%，沖擊強(qiáng)度
　　0.4尺-磅/寸 。 介電常數(shù)（50赫、23℃）4.0 功率因數(shù)（50赫、23℃）0.001 體積電阻9x1015
　　Ω-cm
　　二乙胺 DEA HN（C2H5）2 分子量73 活潑氫當(dāng)量73 無色液體 每100份標(biāo)準(zhǔn)樹脂用12份
　　具有固化和催化兩個(gè)反應(yīng)。
　　聚醚二胺 H2N（CH2）nO（CH2CH2O）mNH2
　　2.芳族胺類：
　　偏苯二胺(MPDA)
　　亞甲基雙苯二胺(MDA)
　　3.酰胺基胺類：
　　不同的酰胺據(jù)歐不同的反應(yīng)活性。低粘度；呈現(xiàn)良好的粘接性能；在潮濕條件下具有良好的固化性；酰胺改性后能得到更快的固化速度及化學(xué)穩(wěn)定性。
　　4.潛伏固化胺類：
　　雙氰胺是一種潛在的固化劑，具有六個(gè)月以上的穩(wěn)定性；產(chǎn)品由多種形態(tài)及顆粒尺寸。咪唑是環(huán)氧體系的潛伏催化劑，貯存時(shí)間可以從幾個(gè)小時(shí)到6個(gè)月。它們可以用作其他固化劑的良好的促進(jìn)劑，比如雙氰胺和酐類。
　　氰胺(DICY)
　　5.尿素替代物：
　　在雙氰胺促進(jìn)劑中，可用作Monuron 和 Diuron的低毒性替代品。