王洪祚、王颖

    (武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430030)

    摘要:对单组分环氧树脂胶粘剂用潜伏性固化剂的研发进展进行了扼要的综述。

    关键词:潜伏性固化剂;环氧树脂胶粘剂;单组分

    中图分类号:TQ314.256;TQ433.4+37文献标识码:A文章编号:1001-5922(2008)03-0028-04

    我国环氧树脂生产体系及其应用技术行业,由于新品种、新技术、新理念的涌现,正在不断地适应着高新技术及应用环境等对材料的广泛要求而呈现出迅速发展的态势。2006年我国环氧树脂总需求量据不完全统计已达80万,t而环氧树脂胶粘剂作为精细化工产品,近年来的年增长率一直保持在12%以上,2005年就已突破5万,t品种达800余种,新胶种仍在不断增加,科技含量及技术水平的提高大大地扩展了其应用范围。

    由于环氧胶粘剂多为双组分,不仅需分装储运,带来不少运作及环保问题,且混合配制时计量误差及混合不均匀,易引起产物粘接强度等重要性能的波动。胶液配制后随化学反应的进行体系黏度不断增大,其适用期有限,不适用于自动粘接新工艺,还易造成报废。因而操作工艺简化、易于实施、环境污染小、有利于产品综合质量提高、适用于新工艺的单组分环氧树脂胶粘剂的研发一直为人们所关注。目前研发的重点在于固化剂分子的设计和选择,相应工艺条件的确立及对综合性能的改善,其中潜伏性固化剂的研发最为活跃和重要。这类固化剂主要是通过暂时封闭或钝化一些反应活性高而贮存稳定性差的固化剂的活性基团和结构来实施的。许多通用的双组分环氧树脂胶粘剂的低温、中温及高温固化剂,是通过物理及化学手段进行反应活性调整和控制来进行研制,并已有许多报道。这类固化剂加入到环氧树脂中后具有良好的室温、常压下的贮存稳定性,使用时可借助于湿气、光、热或压力等外加的理化因素使相对稳定的固化剂按不同机制致活并参与环氧树脂的固化。仔细分析这些研究举措及技术途径,还是很有启迪作用的,这对新型单组分环氧树脂用潜伏性固化剂的分子设计及研发有着重要意义。

    1湿气致活的潜伏性固化剂

    此类固化剂在高湿或水存在下致活进而与环氧树脂进行反应,最具代表性的是酮亚胺类化合物及吸附了脂肪族多胺的硅铝酸盐分子筛等。

    1.1酮亚胺类化合物

    该类固化剂研究较多,系由脂肪族多胺与酮类进行亲核加成反应脱水而得,为控制反应活性,分子中残存的胺基必须再用单环氧化合物封闭。它与环氧树脂混合构成的单组分环氧胶粘剂可通过吸收空气中水分或接触潮湿粘接面的水分使固化剂离解,重新释放出胺类化合物而使环氧树脂常温下固化。但它存在着固化速度较慢、贮存稳定性不足(适用期8h左右)的问题,且酮亚胺分子中氮原子上的孤对电子易对环氧基进行亲核进攻发生开环聚合,导致体系增黏或凝胶化。目前,一是通过加入水分或用脂肪族多胺作促进剂及工艺上采用较薄涂层加快其固化速度[1];二是武田敏充等[2]巧妙地利用体积较大的立体位阻基团对酮亚胺分子中氮原子上孤对电子进行保护,有效地抑制了其与环氧基的亲核开环聚合反应,在保持快速固化的同时,也大大改善了其贮存稳定性。当然基团的选择十分重要,位阻基团的体积太大会影响酮亚胺水解的水分子进入,进而影响固化速度。采用酮亚胺潜伏性固化剂的室温固化单组分环氧胶粘剂作为土木工程用胶,可用于预制混凝土构件的粘接,其固化性能、粘接强度等均达到了桥梁用环氧树脂胶粘剂的标准。日本专利报道[3],选用聚醚改性的胺类化合物与甲基异丁基酮缩合制得的酮亚胺作潜伏性固化剂配制的单组分环氧胶粘剂,对固化产物的脆性有很大改善,提高了韧性,伸长率可达150%,且对灰泥面有很好的粘接力。

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