Отвердители и катализаторы отверждения

Число промышленных марок отвердителей более 100, однако все они входят в известные несколько классов, отличающихся химической природой основного блока молекулы, типом и числом реакционноспособных групп.

Отверждение эпоксидных смол по механизму полиприсоединения проводится первичными и вторичными ди- и полиаминами (алифатическими и ароматическими), многоосновными кислотами и их ангидридами, фенолформальдегидными смолами резольного и новолачного типа.

1. Первичные алифатические амины (активные группы –NH₂, H₂N-RNH-). Это алифатические диамины H₂N-R-NH₂, в частности этилендиамин, гексаметилендиамин, триметилгексаметилендиамин; линейные и разветвленные алифатические полиамины, в частности, диэтилентриамин (ДЭТА) – H₂N(CH₂)₂NH(CH₂)NH₂, триэтилентетрамин (ТЭТА) - H₂N[(CH₂)₂NH]₂(CH₂)₂NH₂, полиэтиленполиамин (ПЭПА) - H₂N(CH₂)_nNH(CH₂)_nNH₂. Эти отвердители – первые из промышленно освоенных и широко применяемых в практике до настоящего времени. Будучи низковязкими жидкостями, хорошо совмещаются с эпоксидными смолами, применяются для «комнатного» отверждения. Полимеры, их включающие, отличаются высокой адгезионной способностью, механической прочностью, стойкостью к растворам солей и щелочей. С увеличением длины алифатического блока диамнов возрастает гибкость эпоксиаминного сетчатого полимера. Экзоэффект реакций отверждения велик (230-250 ºС). Недостатки первичных алифатических аминов – токсичность, летучесть.

Алициклические полиамины: метандиамин-, циклогексил-диаминопропил и другие менее распространенные, чем алифатические, хотя токсичность их ниже, экзоэффект отверждения невысок. Применяются для литьевых изделий, слоистых пластиков, лакокрасочных материалов.

2. Ароматические ди- и полиамины менее реакционноспособны, ввиду малой подвижности фенильных звеньев. Это ди- и полиамины фенила:

и его производных (мета-фенилендиамин и другие) (где R = -CH₃, OCH₃); ди- и полиамины дифенила и его производных:

(где R₁ = -, -CH₂, -SO₂, -SO, -S, -O; R₂ = -CH₃, -Br, -Cl, -OCH₃),

и диамин пиридина:

.

В основном это – твердые, реже – жидкие высоковязкие жидкости. Полимеры с их участием более теплостойки (150-200 ºС), более химстойки, чем отвержденные алифатическими аминами. Отверждение ароматическими аминами проводят при высоких температурах, чаще по двухступенчатому режиму. Для улучшения совместимости с эпоксидными смолами применяют эвтектические смеси (аддукты) с другими соединениями.

3. Амиды и другие азотсодержащие соединения.

Простые амиды:

,

Амидополиамины и полиамидоолигоамиды (продукты взаимодействия алифатических аминов с карбоновыми или жирными кислотам – полиамидные смолы Л-18, Л-19, Л-20, «Версамиды»). Эта группа отвердителей, в основном, малореакционноспособна и отверждает эпоксидные смолы при повышенных температурах. Менее летучи и менее токсичны, более технологичны (полиамидные смолы) – ниже экзотермия при отверждении эпоксидных смол, выше жизнеспособность композиций. Отвержденные ими эпоксидные полимеры имеют высокую ударную прочность, эластичность, водостойкость, но пониженную теплостойкость и прочность. Клеи, защитные покрытия – область их применения.

Имидазолполиамины – И-5М, И-6М, УП-0649 Г, УП-0623 и другие. Имидазолполиамины жирных кислот – низковязкие жидкости, хорошо разбавляют эпоксидные смолы, жизнеспособность смесей до 5-6 часов; придают отвержденным полимерам высокую теплостойкость и химстойкость; другие свойства – на уровне отвержденных ПЭПА.

Дициандиамид H₂N-C(NH)-NHC=N (ДЦДА) – твердый порошок. Взаимодействует с эпоксидными и гидроксильными группами всеми четырьмя азотсодержащими группами. Латентный отвердитель, отверждает эпоксидные смолы при 145-165 ºС. Придает полимерам высокую прочность, адгезию, термостабильность.

Другие азотсодержащие соединения применяются для отверждения эпоксидных смол реже. Это – мочевина и мочевино-формальдегидные смолы, акриламиды, имидазолы, гидразиды, гуанидины, сульфамиды.

4. Ди- и полиизоцианаты (активная группа – N=C=O) –

и другие, в частности, толуилендиизоцианат ТДИ. Отличаются высокой реакционной способностью как «на холоду», так и при высоких температурах. Лучше использовать с высокомолекулярными смолами. Эпоксиизоцианатные полимеры в покрытиях имеют высокую адгезию, эластичность, ударопрочность.

5. Ангидриды карбоновых кислот.

Наиболее известны ароматические ангидриды (фталевые) – фталевый (ФА), тетрафталевый, изометилтетрагидрофталевый (изо-МТГФА), гексагидрофталевый, метилтетрагидрофталевый ангидрид:

(ФА), (метилтетрагидрофталевый);

ароматические замещенные – тримеллитовый и пиромеллитовый ангидриды:

(тримеллитовый ангидрид);

полиангидриды дикарбоновых кислот (себациновой, адипиновой); ациклические ангидриды и их производные – малеиновый ангидрид (МА), янтарный ангидрид (ЯА):

(МА), (ЯА);

эндиковые ангидриды (эндометиленовые), в т.ч. хлорированные и бромированные:

(метилэндиковый ангидрид, МЭА).

В целом ангидриды широко применяются для отверждения эпоксидных смол, обеспечивают низкую вязкость, высокую жизнеспособность. Часто применяют с ускорителями (третичными аминами). Эпоксиангидридные полимеры имеют более высокую теплостойкость, прочность и диэлектрические свойства, чем эпоксиаминные, особенно при повышенных температурах. Ангидриды применяются в эпоксидных клеях, связующих высокопрочных пластиков, компаундах, порошковых красках. Ангидриды придают эпоксиполимерам большую кислотостойкость, чем амины.

Поиск по сайту: