摘要：利用丙烯酸酯类对己二胺进行改性，作为环氧树脂的室温固化剂。利用红外光谱分析了固化剂的氨解变化，讨论了改性固化剂对环氧树脂固化反应产物的拉伸、弯曲、冲击等性能的影响。实验结果表明，丙烯酸酯改性的己二胺固化剂可以在室温下固化环氧树脂，所得的环氧树脂具有较好的力学性能。

关键词：环氧树脂；固化剂；改性；己二胺；丙烯酸酯

中图分类号：TQ433.4+37文献标识码：A文章编号：1007-984X(2010)02-0050-04

环氧树脂胶黏剂粘接物体时，不仅粘接强度高，而且还具有密封、防漏、绝缘、防腐等多种功能。环氧树脂胶黏剂的施工工艺一般说来具有条件温和、工艺简单、操作容易、功效较高、节约能源、降低成本等特点，从而可减轻劳动强度，节省开支。环氧树脂的固化剂品种繁多，性质迥异。常用的有胺类固化剂、咪唑类固化剂和酸酐类固化剂等[1-3]。环氧树脂的室温固化剂一般多采用脂肪族多元胺，该固化剂具有使用方便，固化条件简单的特点；但未改性的胺类固化剂有的挥发性大，毒性大，影响操作者健康，固化速度偏快，配比严格，用量小造成计量困难；有的为固体，需加热融化，使用期短[4,5]。为了克服脂肪族胺类固化剂的缺点并保留它的优点，较有效的改性方式主要有4类：（1）多元胺的羟基化；（2）多元胺的酮亚胺化；（3）多元胺的氰乙基化；（4）多元胺与丙烯酸酯类加成等[6,7]。

本文采用丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯对己二胺进行改性，以此作为环氧树脂的固化剂，研究了改性固化剂对环氧树脂性能的影响。

1.实验部分

1.1原料

双酚A型环氧树脂：DYD-128型，大连齐化化工有限公司；己二胺、盐酸：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯：化学纯，北京朝阳区旭东化工厂；乙醇：分析纯，天津科密欧化学试剂开发中心。

1.2改性固化剂的合成

将己二胺放入热水浴中熔化，然后量取定量己二胺放入配有回流冷凝管、搅拌器和温度计的四口瓶中，通氮气，加热搅拌，水浴温度控制在65℃；量取定量丙烯酸乙（丁）酯倒入滴液漏斗中，待反应温度在60～70℃之间时，开始滴加，控制滴加速率为1滴/3s；滴加完毕后，继续恒温反应；1h后，开始测定胺值，每0.5h测一次，当胺值不再减小时，反应结束。取出保存编号，用丙烯酸丁酯改性的固化剂命名为A系列，用丙烯酸乙酯改性的命名为B系列，改性剂与己二胺的摩尔比为1︰1命名为A1（B1），摩尔比为1.5︰1命名为A2（B2）。

1.3改性固化剂胺值的测定

胺值是环氧树脂胺类固化剂中胺基含量的表征值，是环氧树脂和固化剂固化体系设计的重要参数，通常用与中和1g多胺固化剂中胺基所需要的酸等当量的氢氧化钾KOH的毫克数来表示。可以用化学分析的方法来测定[8]。

1.4性能测试

红外分析，采用美国PE公司的FT-IR型的红外光谱仪进行测试。拉伸剪切强度按照国家标准GB/T7124-86，采用济南蓝光机电技术发展中心的NLW-20型拉伸剪切试验机测试，拉伸速度为10mm/min。涂膜铅笔划痕硬度测试，按照国家标准GB/T6739-1996，采用天津市中亚材料试验机厂的QHQ型涂膜铅笔划痕硬度仪进行测试。冲击性能测试，按照国家标准GB/T2571-1995，采用长春智能仪器设备研究所的JJ-20型冲击试验机测试。浇注体的拉伸性能测试（GB/T2568-1995）、压缩性能测试（GB/T2569-1995）、弯曲性能测试（GB/T2570-1995）采用承德试验机厂的CSS-2200型万能试验机测试。

2结果与讨论

    2.1红外光谱分析

    改性固化剂粘度在贮存时间内，粘度不断增大。通过红外光谱分析，改性固化剂在贮存时间内氨解，使粘度增大。改性固化剂氨解反应如下： 

改性固化剂氨解反应

    2.2.2涂膜铅笔划痕硬度

    表2列出了不同配比下胶黏剂体系的涂膜铅笔划痕硬度。从表2中可以看出，A系列固化剂硬度强于B系列，这是由于丙烯酸丁酯较丙烯酸乙酯柔顺；n(固化剂)︰n(环氧树脂)=1︰2的硬度要大于1︰2.5，这也可以看出，改性的固化剂可以在一定程度上改善环氧树脂的韧性。

    2.2.3环氧树脂浇注体的物理机械性能

    通过对固定配比的胶黏剂进行抗冲击、抗拉伸、抗弯曲等性能测试，研究了在同样配比下不同的固化剂体系固化的环氧树脂的物理机械性能。

 从表2中得出，B系列的冲击强度大于A系列，由于冲击试验是衡量材料韧性的一种强度指标，说明B系列的韧性更好一些，因为丙烯酸丁酯的柔顺性优于丙烯酸乙酯，这就降低了固化物的脆性，获得较理想的增韧效果。

由表2可以看出，B系列机械性能好，且固化剂与环氧树脂的配比为1︰2时，综合性能更好一些，从而得最佳的固化剂为A22。

3结论

（1）改性固化剂可以在室温下固化环氧树脂，其与环氧树脂的最佳配比为1︰2；最佳的改性条件为n(己二胺)︰n(丙烯酸酯类)=1︰1.5。丙烯酸乙酯改性己二胺的剪切强度大于丙烯酸丁酯改性己二胺。

（2）红外光谱分析得知，固化剂室温下的贮存时间不超过30d，随着时间的延长，体系发生氨解反应，粘度会增大。

 

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