夏建陵,聂小安,张燕,陈瑶,王定选

(中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏南京210042)

1　前　言

    低分子聚酰胺是环氧树脂常用固化剂。广泛使用于涂料、粘合剂、电子灌封等领域。可用于地坪及防腐涂料、粘接各种金属、非金属及塑料制品,建筑结构用胶,也可用于制备环氧玻璃钢制品,浇注机械零件或作为电子元器件的密封材料。我国聚酰胺固化剂年使用量达万吨以上,随着环氧树脂用途不断扩展,需求量还将逐年增多[1]。市场上常见的低分子聚酰胺固化剂为二聚桐油酸或二聚脂肪酸与二乙烯三胺或三乙烯四胺等多胺酰胺化所得,由于我国原料多胺依赖进口,目前市场价格达3万元/ｔ左右,价格因素制约了聚酰胺的应用。为此,研制了一种新型低粘度、低分子质量聚酰胺固化剂(以下简称聚酰胺),2003年已被列入国家重点新产品计划。本文将聚酰胺与环氧树脂618进行固化,并研究其固化物的性能。

2　实验部分

2.1　主要原料

     聚酰胺(200#、300#、400#)∶工业级,中科院林化所南京科技开发总公司生产。环氧树脂(Ｅ-51)∶工业级,无锡树脂厂生产,环氧值0 51～0 54ｅｑ/100ｇ。

2.2　聚酰胺的理化性能

     测定按国际ＧＢ/Ｔ9736—1988测定胺值,按ＧＢ/Ｔ2794—1995测定粘度,测定仪器:ＮＤＪ-1型旋转式粘度计。

2.3　固化体系的制备制备的固化体系配比见表1。

　　将表中所列各组分按规定比例室温固化24ｈ,再于70℃烘烤24ｈ后自然降至室温,放置24ｈ备用。

2.4　固化物性能测试按ＧＢ/Ｔ7124—1986测定剪切强度,按ＧＢ/Ｔ6329—1996测拉伸强度,按ＧＢ/Ｔ2411—1980测定硬度,按ＧＢ/Ｔ7193 6—1987测凝胶时间,按ＧＢ/Ｔ1728—1979测固化时间。

2.5　红外光谱(ＦＴＩＲ)分析将固化物在美国Ｎｉｃｏｌｅｔ-ＧＣ-ＦＴＩＲＭＡＧＡＮ-ＩＲ550(Ⅱ)红外光谱仪上进行分析。

2.6　热失重分析(Ｔｇ)将固化物以美国产ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＤＳＣ-2ｃ型示差扫描量热仪测定。升温速率为20℃/ｍｉｎ;扫描温度范围为50～300℃;2 7　拉伸强度及剪切强度测定将固化物在电子强力机1-92027上测试,试验速度:5ｍｍ/ｍｉｎ。

3　结果与讨论

　　所研制的聚酰胺系列产品是多种类型的聚酰胺和合成胺的复合体,其粘度可根据用户要求调节。

3.2　环氧树脂与聚酰胺固化行为的ＩＲ表征

   图1给出了环氧树脂Ｅ-51与聚酰胺200#、300#、400#固化物的红外光谱,由图1中ａ曲线可见,当环氧树脂Ｅ-51与聚酰胺初混合时,位于900ｃｍ-1附近的三元环醚的υＣ-Ｏ-Ｃ吸收峰十分明显,在3180～3360ｃｍ-1附近存在着伯酰胺的υＮ-Ｈ吸收峰。经过一定时间的固化后,见图1中ｂ、ｃ、ｄ曲线中的900ｃｍ-1和3180～3360ｃｍ-1附近的吸收峰消失同时产生了位于3500ｃｍ-1附近的羟基吸收峰υ-ＯＨ。

3.1　聚酰胺的理化性能

    测定了聚酰胺系列产品的理化性能,结果见表2。

3 3　聚酰胺与环氧树脂固化反应

    将环氧树脂和固化剂在给定的反应条件下固化后,测定了聚酰胺与环氧树脂Ｅ-51固化物的力学性能和耐热性,结果见表3。由表3可以看出,环氧树脂与研制的新型聚酰胺200#的固化产物具有较高的剪切强度和拉伸强度,与聚酰胺300#固化物相比具有较高的拉伸强度,与聚酰胺400#固化物相比固化速度较快,硬度较高。

4　结　论

    由于采用了部分国产多元胺替代进口多元胺,使制备聚酰胺固化剂生产成本下降。与市售的普通聚酰胺相比,其粘度较低,与环氧树脂固化产物的粘接强度高,热变形温度和硬度较高,使该产品的性价比较高,应用范围更广。