固化剂的种类及性能

固化剂的种类与性质

一、固化剂的定义

环氧树脂本身是热塑性的线型结构，不能直接拿来就应用，必须在向树脂中加入第二组份，在一定温度（或湿度）等条件下，与环氧树脂的环氧基进行加成聚合反应，或催化聚合反应，生成三维网络结构（体型网络结构）的固化物后才能使用。这个充当第二组分的化合物或树脂称作固化剂。

固化剂（Curing agent）又称为硬化剂（Hardene agent），是热固性树脂必不可少的固化反应剂，对于环氧树脂来说本身品种较多，而固化剂的品种更多，仅用环氧树脂和固化剂二种材料的不同品种相组合就能组成应用方式不同和性能各异的固化产物，这是环氧树脂应用上的一大特色。

二、固化剂的种类与性质

固化剂的品种繁多，现将几款常用的固化剂分类如下；

1、胺类固化剂：

⑴ 聚酰胺类：作为环氧树脂固化剂的聚酰胺是由二聚、三聚植物油酸或不饱和脂肪酸与多元胺酰胺反应制得的。由于结构中含有较长的脂肪酸碳链和氨基，可使固化产物具有高的弹性和粘接力及耐水性，它的施工性也较好，配料比例较宽，毒性小，基本上无挥发物，能在潮湿的金属、混凝土表面施工。但它的缺点是耐热性比较低，热变形温度仅50℃左右；低于15℃固化不完全，固化物的物理性能、机械性能均会下降，因此必须添加促进剂来调整其固化速度，但过量会导致固化物脆性加大；耐汽油、烃类溶剂性差。

⑵ 脂肪族胺类：脂肪族胺类固化剂在各种固化剂中用量仅次于聚酰胺。这是因为它们大多数为液体，与环氧树脂有很好的混溶性；可以在常温下固化环氧树脂，工艺上来的方便；反映时放热，释放出的热量进一步促使环氧树脂与固化剂的反应。因为固化放热，所以每次配料使用的环氧树脂数量不能太多，根据固化剂的具体特性掌握适当的配合量。固化产物的耐热性不高，为了提高其耐热性可适当加热固化；或者室温凝胶（或部分固化后），在予以适当的温度加热固化。

脂肪族胺类固化剂常用于不能加热（例如大型部件）或不允许加热（热敏感部件）的胶黏剂、密封胶、小型浇铸、层压材料，室温固化涂料等。

⑶ 芳香族胺类：芳香族胺类固化剂的分子结构里都含有稳定的苯环结构，胺基与苯环直接相连。芳香二胺的碱性弱于脂肪族胺，加上芳香环的立体障碍，与环氧树脂的反应性比脂肪胺小；在与环氧树脂反应过程中，由于仲胺和伯胺的反应性差别很大，形成的直链高分子固体的B阶段，再固化很慢，必须加热固化。固化时温度由低到高分阶段进行为宜。

固化物的耐热性、耐药品性、电性能及力学性能比较好。

⑷ 脂环族胺类：脂环胺为分子结构里含有脂环（环己基、杂氧、氮原子六元环）的胺类化合物。多数为低粘度液体，适用期比脂肪胺长，固化物的色度、光泽优于脂肪胺和聚酰胺；中温固化，价格高，透明性好，耐候性好，固化物的机械强度高；改性后的产品可室温固化，用于饰品胶，易起波纹。

⑸ 聚醚胺类：聚醚胺一般都含有连接于聚醚主链一端的伯胺基，主链一般有环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）或EO/PO混合结构，所以命名叫“聚醚胺”。

聚醚胺交联的产品能增强固化物的弹性、韧性、抗冲击和可挠性。聚醚胺的低粘度、

低色泽及较长的可操作时间都非常适合环氧饰品胶的制作和生产。

⑹ 咪唑类：咪唑类固化剂为在分子结构里含有咪唑结构的化合物。咪唑类固化剂可以单独固化环氧树脂，也可以作为其他固化剂如双氰胺、酸酐及酚醛树脂等固化剂的促进剂。

与其他固化剂相比，使用量少，在中温（80～120℃）短时间就可以固化环氧树脂，固化物的热变形温度高和脂肪胺、芳香胺等对比，与环氧树脂配合物的适用期较长，又常将其作为潜伏性固化剂看待。

咪唑类化合物的缺点是，有一定的挥发性和吸湿性；许多咪唑类化合物为高熔点的结晶物，与液态环氧树脂混合困难，给操作工艺带来不便。

2、酸酐类固化剂

⑴ 芳香族酸酐：芳香族酸酐在其分子结构里都含有苯环，固化物的耐热好，热变形温度较高，电性能优良。因为是固态，所以熔点较高。

⑵ 脂肪族酸酐：脂肪族酸酐是由脂肪族二元酸与乙酸酐相互作用制备的。由于分子结构为脂肪族长链，可赋予树脂固化物韧性和耐热冲击性。这类固化剂可单独使用或与其他酸酐混合一起使用，作为粉末涂料和浇铸树脂用固化剂。

⑶ 脂环族酸酐：脂环族酸酐和芳香族酸酐不同，分子结构里不含苯环，所以个该类酸酐的耐候性好于芳香族酸酐。

①、甲基四氢苯酐：由于甲基四氢苯酐的挥发性小，毒性低，又是低黏度液体，和环氧树脂在室温下就能混溶，其固化的环氧树脂的电绝缘性能、机械强度、耐热性等综合性能较好，价格也相对便宜，因而用途比较广泛，主要用于发电机、机车马达线圈的浸渍，

绝缘子、绝缘套管、变压器、互感器的浇铸，电视机电源变压器的灌封，使甲基四氢苯酐成为一种最为通用的新型液态酸酐固化剂。

②、甲基六氢苯酐：甲基六氢苯酐是甲基四氢苯酐加氢的产物。与甲四相比较，甲六具有以下特点：

a、分子结构中不含双键，并且无色透明，所以可用于浇铸无色透明的固化物，用来生产发光二极管、镜片、激光磁盘等产品。

b、由于分子结构相对的非极性，所以其固化物具有较好的耐湿性。

c、其固化物的热变形温度较高，所需的固化时间较短，有利于大型电机的浸渍成型。

d、由于分子结构中不含双键，所以其固化的环氧树脂具有较好的耐气候性能。

3、潜伏性固化剂

潜伏型固化剂是指常温下在环氧树脂中有很长的适用期而经加热或紫外线照射等作用，能迅速起固化反应的化合物按外加能量进行的分类。潜伏型固化剂是制备单组分环氧树脂胶粘剂、涂料、浇铸料的关键原料。

双氰胺是最早在工业上应用的环氧树脂潜伏性固化剂，为白色结晶粉末状，分子量84，熔点207～209℃，相对密度1.40，能溶于水和乙醇。由于分子中共轭双键和氰基的作用使烷基取代胍的碱性大大降低，致使它和环氧树脂混合物在室温下有相当长的稳定性；由于熔点过高，导致固化温度高是其最大的缺点，通常为了降低双氰胺的固化温度、提高其固化速度，常将各种促进剂与其配合使用。

双氰胺环氧树脂固化物有优良的粘接性，且不着色，其用量对固化物性能有影响，因此有必要根据不同的用途选择不同的用量；双氰胺耐水性差，在要求耐水应用的情况下，使用少量的双氰胺为好。