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双氰胺是环氧树脂常用的一种 潜伏性固化剂,在室温下有长达6个月以上的储存期,其固化物具有良好的力学性能和介电性能,但存在固化温度高、在环氧树脂中溶解度小等缺陷,实际使用过程中通常添加少量取代脲作为促进剂,以降低固化温度和提高反应速度。取代脲类促进剂属于潜伏型固化促进剂,其环氧组合物的室温储存期较长。
与单独使用双氰胺相比,取代脲在相对较低温度下分解,分解产物催化或激活了环氧树脂固化反应,这就是有机脲促进剂降低环氧树脂体系固化温度的原因。最高固化温度可降低40℃~50℃,但树脂体系的室温贮存期缩短,不过仍可达到1~2个月,而使用特殊结构的有机脲促进剂,室温贮存期更可达到6-12个月,下表为一些常见的有机脲促进剂。
环氧树脂/双氰胺/取代脲固化体系的反应 机理十分复杂,总结下来有三种可能反应机理:
Thomas和Benedikt认为取代脲受热后分解成二甲胺和异氰酸酯,二甲胺与环氧基反应生成叔胺,叔胺催化促进环氧基与双氰胺反应,而异氰酸酯与环氧基反应生成恶唑烷酮;
LaLiberte认为 取代脲与环氧基在低温下反应生成恶唑烷酮和二甲胺,二甲胺进一步与环氧基反应生成叔胺,叔胺又继续催化环氧树脂的聚合反应;
国内报道认为取代脲先与双氰胺反应生成胍类化合物和二甲胺,二甲胺再与环氧基反应生成叔胺,然后在叔胺的作用下,环氧树脂发生阴离子开环聚合。
总之,无论按哪一种机理反应,所 涉及的固化反应都相当复杂。此外,双氰胺中的腈基在高温下会与环氧基或羟基发生反应,从而使体系的固化反应进一步复杂化。