钟文斌
黄启谷 邹爱兰 王霞瑜
（湘潭大学，湖南省湘潭市411105）
摘要
采用乙二胺与丙烯酸甲酯在乙醇中反应合成了一种具有潜伏性的环氧树脂固化剂。利用红外光谱和元素分析确定产物的化学结构，热失重分析结果表明产物基本达到了作为潜伏性固化剂的要求。
关键词 环氧树脂 潜伏性固化剂 合成
1 前言
环氧树脂为涂料、胶粘剂、电气绝缘材料以及复合材料中重要的树脂基体。单组分环氧树脂胶粘剂现已应用于许多工业部门。常见的单组分环氧树脂胶粘剂的固化剂有咪唑和咪唑盐、双氰胺、有机酸酞肼、三氟化硼络合物等[1--3]，其中以双氰胺应用最为广泛。在环氧树脂固化剂中，胺类固化剂种类最多，已有大量研究工作用化学或物理方法对胺类固化剂进行改性。常用的改性方法有酚醛改性与聚酰胺改性[4]。本文从新的角度对胺类固化剂进行改性，以期研制出综合性能好的潜伏性固化剂。
2 实验部分
2．1 主要试剂和仪器
乙二胺：分析纯，长沙化学试剂厂；丙烯酸甲酯：化学纯，上海试剂一厂；无水乙醇：化学纯，湖南师大化学试剂厂；石油醚：分析纯，湖南师大化学试剂厂。
Perkin— Elmer FTIR— 1700型红外光谱（IR）仪；Shimadzu—TG一40热失重分析仪。
2．2 制备方法
（1）丙烯酸甲酯的纯化 先用质量分数为5％的氢氧化钠溶液洗涤2次，除去其中的阻聚剂，然后用蒸馏水洗涤2次，用无水氯化钙干燥，蒸馏收集80℃左右的馏分。
（2）乙二胺的纯化 用氢氧化钠和氯化钙干燥乙二胺12 h，蒸馏收集116～117℃的馏分。
（3）固化剂的合成
在装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的 500
ml三口瓶中，溶解1 mol乙二胺于150 ml乙醇中，在搅拌下分次滴加2.2
ml新蒸馏的丙烯酸甲酯，在适宜温度下反应5 h，放置1 d后，减压蒸馏除去乙醇，将所得产物用石油醚分离纯化，即得到改性固化剂。
3 结果与讨论
3．1 合成温度的选择
伯胺与烯烃的加成反应为放热反应，通常此类反应的温度为刀30℃[5]。本试验分别在30、40、45。50
60℃等不同温度下做合成试验，发现温度太低，反应速度慢，反应不完全；温度太高，反应放出大量的热量，使乙二胺容易挥发亦使部分仲肢的氢原子参加了反应。反应温度以40～50℃为宜。
3．2反应物配比的选择
为将伯胺较好地掩蔽起来，使合成出的固化剂有较好的潜伏性，需选择适当的原料配比。乙二胺与丙烯酸甲酯质量比分别取为1：1.1,1.1：2,2：1.1,1：2.2进行合成，发现前3种配比的产物有明显的胺味。通过环氧／固化剂体系的固化反应以及结构分析，配比为1：2．2时合成的固化剂较为理想。
3．3 产物的结构表征
图1为反应物质量比为1：2.2时产物的红外光谱图。 3 500～3
300 cm(-1 super)间为伯胺和仲胺的特征吸收峰，由图1可见，在此区间图上只有1个吸收峰，说明产物为仲胺，基本上不含伯胺氢。1745～1735cm(-1
super)问为饱和酯的吸收峰，由图 1可知：产物不含烯键酯的特征双键峰，说明产物为含仲胶的饱和酯。元素分析结果为：C
51．40％，H 8．99％，N 12．01％，O 27．60％，化合物的理论值为C51.72％，H8．62％，N12.07％，O
27． 5％，和实验值基本吻合.
由图2可见，产物在160℃以前有少量失重，可能属于溶剂的挥发，160℃为热分解温度，应属于胺与丙酸酯之间键的断裂。
3．4 早固化试验的初步结果
用此固化剂与环氧树脂配制的胶粘剂，粘度可在300 mPa·s以下，有2周以上的贮存期，在120℃预固化3
h，再在150℃左右固化2h，即可固化完全。
4 结论
（1）通过乙二胺与丙烯酸酯的加成反应，使伯胺掩蔽起来，制备一种新的潜伏性固化剂，确定了反应的适宜配比及反应温度。
(2）该固化剂与环氧树脂配制成的胶粘剂，粘度低，室温下有一定的贮存期。在中高温固化时，由于分解出的丙烯酸甲酯可原位聚合并与环氧树脂形成半互穿网络，因而有望提高环氧树脂的韧性。进一步的研究正在进行中。