異佛爾酮二胺.doc

異佛爾酮二胺（IPDA）的改性和應用更新時間：2009-05-18異佛爾酮二胺（IPDA）的改性和應用 環(huán)氧樹脂是含有兩個或兩個以上環(huán)氧基的熱固性樹脂，由于環(huán)氧樹脂具有良好的化學穩(wěn)定性，電器絕緣性，耐腐蝕性，粘接性及較高的機械強度，并與固化劑，改性劑以及各種添加劑等通過科學的配合，能組成的配方變化多樣，所以它能夠解決各種實際應用課題，在涂料、化工防腐、膠粘劑、電子電器絕緣材料等領域獲得了廣泛的應用，隨著現代工業(yè)的發(fā)展，對清潔生產的要求越來越高，各領域裝飾性要求也得到越來越多的關注，一些具有使用方便，性能優(yōu)，裝飾功能強、絕緣性好的胺類固化劑也得到了越來越多的開發(fā)和使用。 常用的胺類固化劑包括直鏈脂肪胺，聚酰胺，脂環(huán)胺，芳香胺等，而其中脂環(huán)胺由于具有低色澤、低粘度、高強度、耐候性、耐化學性能好等特點，得到廣泛應用，特別在電子灌封、環(huán)氧樹脂地坪，飾品等領域。隨著脂環(huán)胺異佛爾酮二胺（IPDA）原料的相對容易取得，價格的下調，使得國內該領域用量不斷增加，對脂環(huán)胺類固化劑的需求越來越大，對其改性脂環(huán)胺類固化劑的進口量也越來越大，如：美國氣體化學的ANC1618，日本三和I-544，臺灣ACR產H-3895等。根據市場的發(fā)展和需要，我們無錫樹脂廠研究所自2000年起展開了對脂環(huán)胺異佛爾酮二胺的改性研發(fā)工作?，F已向市場推出如下產品見表1。表1 無錫樹脂廠改性脂環(huán)胺類固化劑一覽表產品指標粘度BH型25（cp）色澤，號加德納法胺 值mgKOH/g使用時間150克/23活潑氫當量AHEWWSR-122470-903300-3603085WSR-1216150-2002250-30050115WSR-1218350-4002250-300501151.異佛爾酮二胺（IPDA）的物化性能和生產廠家1.1 IPDA的物化性能1 分子式：C10H22N2 比 重：0.92-0.95 胺當量：85.1 活潑氫當量：42.5 粘度（20）：18cp.s 沸點（760mm）：247 IPDA是一種低色澤（1號，加德納法=低粘度、比直鏈脂肪族多胺具有更好的耐熱性、耐候性的脂環(huán)胺二胺，一個胺基通過甲基連接在脂環(huán)上，另一個直接接在脂環(huán)上，降低了胺基的反應活性，常溫下與環(huán)氧反應遲緩，一般通過改性獲得良好的耐水漬性、耐油面性和耐化學性的，低黏度，常溫下固化的無溶劑高光澤固化劑2。具有與環(huán)氧樹脂樹脂相容性好，收縮率小的特性，廣泛應用民用工程和裝飾性涂料。1.2 生產廠家： 目前國外生產IPDA的廠家主要有德國BASF、DEGGSUA，美國杜邦。國內此固化劑目前主要依靠進口。2.試驗部分2.1 異佛爾酮二胺（IPDA）的改性途徑 IPDA與環(huán)氧常溫反應遲緩，需加熱固化，且常溫下與環(huán)氧樹脂固化時容易受環(huán)境濕度影響，吸收空氣中水分，與CO2形成碳酸鹽，在潮濕環(huán)境中會使涂層表面發(fā)汗渾濁不透明，所以一般都不直接使用，往往改性后方能使用2。2.1.1路易斯酸促進反應 路易斯酸促進作用受酸的PKa支配，促進作用的大小順序如下： 酸酚醇類腈硝基苯 不同的有機酸對胺固化劑與環(huán)氧樹脂的反應速度影響如下： 對甲苯磺酸水楊酸苯甲酸草酸鄰苯二甲酸 在改性IPDA過程中，常采用促進作用大的有機酸、酚、醇類化合物。如水楊酸、苯甲酸、苯酚、壬基酚、苯甲醇等。2.1.2含有環(huán)氧基的化合物或樹脂進行加成反應，反應式如下： 胺部分活潑氫與環(huán)氧基反應后，生成的加成物分子質量增大，游離胺減少，極性降低，與環(huán)氧樹脂交聯后，固化物表面透明度高，環(huán)境影響程度減小。2.1.3與其它固化劑混合，制成配方型改性固化劑。 為了與環(huán)氧樹脂固化時取得最佳的固化工藝條件，同時滿足不同的使用條件（不同的環(huán)境溫度、濕度、使用場合），需要開發(fā)出不同固化歷程的固化劑。運用不同品種胺來進行配方設計，提高固化劑的使用性能是環(huán)氧樹脂應用性能是環(huán)氧樹脂應用技術的一個發(fā)展方向。2.2 原料 異佛爾酮二胺，德國BASF；水楊酸，丹徒化肥廠；苯甲醇，南昌市興贛科技有限公司；DEK-A，美國杜邦；環(huán)氧樹脂，無錫樹脂廠0164。2.3 異佛爾酮二胺（IPDA）的改性試驗2.3.1加促進劑進行改性。 極性較強的醇和酸對IPDA的固化速度有明顯的促進作用，為得到低色澤的改性固化劑，常用高純度、低色澤的醇和酸來改性，如升華級水楊酸、苯甲醇等，其中酸的促進作用最大，苯甲醇可以同時作為固化劑的稀釋劑，以100份IPDA為基準，加入100份苯甲醇和水楊酸的混合物（不同比例量的水楊酸），得到改性的IPDA固化劑，用它固化環(huán)氧樹脂，其固化凝膠時間情況如圖1： 固化配比：100份環(huán)氧樹脂：45份改性的IPDA固化劑 注：凝膠時間測試的物料總量（環(huán)氧樹脂+改性的IPDA固化劑）為150克。 本文中試驗用的環(huán)氧樹脂都指無錫樹脂廠生產的0164環(huán)氧樹脂。從上圖中可以看出，隨著水楊酸加入量的增加，混合物料的凝膠時間明顯縮短。我們可以根據實際使用所需的固化劑的凝膠時間來設計固化劑配方。2.3.2與環(huán)氧加成反應進行改性。 用環(huán)氧樹脂來改性IPDA固化劑，可以得到粘合性能極好的涂料，改善耐濕性能，耐白化性能，降低胺固化劑的結晶傾向；但反應活性有限，不加促進劑在室溫下固化時，固化只能進行到B-階階段，且加成物的黏度較大；要想更快固化，并使產品有較低的黏度，我們用水楊酸作促進劑，苯甲醇作稀釋劑來獲得最佳效果的IPDA改性固化劑。使之與水的混溶性更差，抗?jié)駳饽芰Ω鼜?。?00份IPDA為基準，不同的改性配方固化劑體系的黏度，水混溶性情況如表2。表2 不同的IPDA改性固化劑體系的黏度，水混溶性一覽表.名 稱水楊酸苯甲醇環(huán)氧樹脂粘度，25（cp）*水混溶性20配方一101203.2：1配方二205602.6：1配方三3048001.7：1配方四1288500.58：1配方五1288203400.41：1*水混溶性指：體積水：1體積固化劑從表2.中可以看出，用環(huán)氧樹脂來改性IPDA固化劑的體系中，隨著樹脂量的增加，固化劑與水的混溶性下降，抗?jié)裥栽鰪姟＜尤胨畻钏?，苯甲醇后，粘度更低，可操作性強，具有更好的耐水漬性、耐油面性。2.3.3與其它固化劑混合后改性 為了提搞IPDA固化速度，并使產品具有較好的韌性，我們把IPDA和DEK-A按一定的比例混合，由于DEK-A是蓮狀結構，能提供比IPDA更好的柔韌性、更快的固化速度。以100份不同比例的IPDA和DEK-A為基準，加入8份水楊酸，92份苯甲醇，40份0164環(huán)氧樹脂混合40-50攪拌2小時后，用它固化環(huán)氧樹脂，基化凝膠時間情況如圖2： 從圖2可以看出，DEA-K提供了固化體系快的反應速度，隨著DEK-A量的增加，體系凝膠時間縮短，說明反應速度加快。同時混合后改性的固化劑黏度，水混溶性情況如表3表3 IPDA和DEK-A混合改性固化劑黏度，水混溶性情況名 稱配方六配方七配方八IPDA505555DEK-A454545苯甲醇92水楊酸8環(huán)氧樹脂304040粘度，25（cp）6503500620水混溶性201.5：10.8：10.3：1 由表2和表3可知，加入DEK-A后，得到的固化劑體系黏度明顯下降，可操作性增強，用配方八得到的固化劑更能適用于潮濕、低溫環(huán)境。3.改性IPDA固化劑的應用 根據不同的場合，使用不同配方的改性固化劑。如：3.1 配方四得到的改性固化劑具有良好的抗沖擊性，耐化學性，高光澤，高填充性，可用于極柱膠，無溶劑地坪涂料及澆鑄，粘接等。 3.2 配方五得到的改性固化劑具有高光澤、顏色佳、固化漆膜特別透明及柔和良好的顏色穩(wěn)定性、耐候性、耐化學性能?？捎糜跓o溶劑高固型涂漆。，自流平和水晶面涂，裝飾地坪材料。 3.3 配方夜得到的改性固化劑具有良好的低溫使用性能、更好的韌性、突出的機械和電氣性能，優(yōu)越的抗化學性能。 可用作電子的密封材料，裝飾涂料，低溫環(huán)境下的自流平。 它們與環(huán)氧樹脂固化后特性如表4.表4 不同配方的改性固化劑固化特性名 稱熱變形溫度（）硬度（肖氏）抗壓強度（Mpa）配方四528391配方五488187配方八4778824.結論 4.1 不加促進劑，用環(huán)氧樹脂改性的IPDA固化劑隨著樹脂量的增加，黏度快速上升。 4.2 IPDA中