間苯二甲二胺(mXDA)是一種含有苯環(huán)的脂肪族二胺,室溫時(shí)呈液體,市售商品中約含有30%的對(duì)二甲苯二胺,外觀為無(wú)色至黃色透明液體,密度1.05g/cm3 ,黏度0.007Pa.s/20℃,熔點(diǎn)14℃,閃點(diǎn)(開口)134℃,蒸氣壓145℃/2kPa,247℃/1*105Pa,能溶于水、芳香烴、低碳脂肪醇,難溶于正己烷、環(huán)己烷。 由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),能在室溫下固化,但固化產(chǎn)物的耐熱性比脂肪族胺類高,適用期長(zhǎng)。用量為16~18phr,組成物118g室溫下有50min的適用期。推薦固化條件為常溫24h,再加上70℃1h,或常溫下4天,固化物的熱變形溫度為130~135℃。 間苯二甲二胺蒸氣壓低,小白鼠口服LD50980~1040mg/kg,毒性雖小但也要加以注意,因?yàn)樗麑?duì)于皮膚和眼睛還是有刺激作用。 間苯二甲二胺易吸收空氣中的二氧化碳形成氨基甲酸鹽,它一旦混入環(huán)氧樹脂中受熱會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w使制品起泡而影響機(jī)械強(qiáng)度。為了克服此缺點(diǎn),出現(xiàn)了間苯二甲胺邁克爾加成物和曼尼斯加成物。 表 7-47 G-328 固化劑技術(shù)指標(biāo)
由于這種固化劑具有苯環(huán)和脂肪鏈共存的結(jié)構(gòu),固化速度和產(chǎn)物性能得到了很好的平衡,有很好的柔韌性,是涂料和土木建筑用膠黏劑的優(yōu)良助劑。 7.4.6 共混低熔點(diǎn)芳香族胺 此類固化劑中使用最多的是60%~75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))間苯二胺與40%~25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))二氨基二苯甲烷DDM的共熔物(暗褐色液體)。對(duì)環(huán)氧當(dāng)量185的環(huán)氧樹脂用量為20phr,500g樹脂在50℃有2h適用期,經(jīng)80℃2h及150℃2h固化后熱變形溫度145℃。固化物性能與單獨(dú)使用間苯二胺或二氨基二苯基甲烷時(shí)大體相同。 用DDM40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和IPDA60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))混合成的固化劑,用上述同樣的條件固化后的產(chǎn)物性能與單獨(dú)使用DDM、DDS時(shí)大體上相同,見表7-48。 表 7-48 共混芳香族胺固化產(chǎn)物性能
7.4.7 其它改性芳香族胺 7.4.7.1 烷基化間苯二胺及二氨基二苯甲烷 美國(guó)乙基公司(Ethyl chemical Ltdco)開發(fā)的Ethocure-100是2,4位和2,6位二乙基甲苯二胺混合體,室溫下呈液體。 由于氨基有2個(gè)相鄰近的二乙基作為立體位阻,使此種芳胺毒性大為下降,但是它們和和環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度也有所減慢,有必要在固化體系中添加BF3胺絡(luò)合物或水楊酸作為促進(jìn)劑。E-100環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物耐熱性、耐化學(xué)的性能優(yōu)良,表7-49是E-100環(huán)氧樹脂和DDM固化性對(duì)比。 表7-49 E-100 環(huán)氧樹脂和DDM固化性和固化度對(duì)比
① 樹脂環(huán)氧當(dāng)量186; ② 固化物Ⅰ:每分鐘升40℃,升溫到163℃,再維持12min;固化物Ⅱ:每分鐘升5℃至175℃在維持25min; ③ 混合物黏度上升到1Pa·s為止。 7.4.7.2 硫代甲基甲苯二胺及烷基化二氨基二苯甲烷 與E-100 結(jié)構(gòu)相似的是硫代甲基甲苯二胺,牌號(hào)為Ethocure-300,由于結(jié)構(gòu)中的硫代甲基空間位阻使芳胺毒性下降、吸水性減小,作為固化劑有較長(zhǎng)的適用期是碳纖維增強(qiáng)塑料的理想用膠,是DDS(二氨基二苯基砜)的替代物。 作為制造宇航用復(fù)合材料原料的,環(huán)氧固化劑還開發(fā)了苯環(huán)上帶有烷基的二氨基二苯甲烷。 這種芳香族胺上的烷基在高溫下容易氧化,分解成氨基安息香酸而不具有毒性,并且由于烷基的存在,固化劑的融熔點(diǎn)下降,固化產(chǎn)物的Tg有所上升,性能見表7-50。 表 7-50 DAIPB/DAEB混合固化環(huán)氧樹脂產(chǎn)物的機(jī)械性能
7.4.7.3 苯胺基脂肪族胺 這是一類在一分子內(nèi)并存著脂肪胺和芳香胺的特種結(jié)構(gòu)固化劑,分子量136.2,胺值34.1/ 當(dāng)量,化學(xué)名稱為α-(間/對(duì))苯胺基乙胺(m/p-APA)。 間、對(duì)位混合體使這種固化劑在室溫下呈液體狀態(tài),乙基胺結(jié)構(gòu)使苯胺的毒性下降,在反應(yīng)活性上又有區(qū)別,二種胺基可使固化反應(yīng)分成二個(gè)階段,適宜于制造B階段產(chǎn)品,可貴之處是固化產(chǎn)物的性能接近于芳香族胺,有較高的Tg。詳見7-51。 表 7-51 APA及其它二胺的固化反應(yīng)性及產(chǎn)物的Tg
注:1.用雙酚A型環(huán)氧樹脂環(huán)氧當(dāng)量為200g/mol的樹脂:固化劑活潑,氫當(dāng)量/環(huán)氧當(dāng)量=1/1的混合物為流動(dòng)性失去的時(shí)間。 2.升溫速度10℃/min。 3.固化條件:80℃/2h+150℃/2h。 |