基于取代脲類促進(jìn)劑的環(huán)氧體系固化動力學(xué)研究，以實(shí)現(xiàn)低溫固化和快速成型

各位朋友，各位同仁，晚上好！

我是今天的講座嘉賓，很高興能和大家一起聊聊環(huán)氧樹脂固化這個(gè)看似高深，實(shí)則與我們生活息息相關(guān)的話題。今天我們要聚焦的，是環(huán)氧體系固化中的“加速器”——取代脲類促進(jìn)劑，以及如何利用它來實(shí)現(xiàn)低溫固化和快速成型，讓環(huán)氧樹脂這只“沉睡的猛獸”在溫和的環(huán)境下，也能爆發(fā)出驚人的力量。

一、 環(huán)氧樹脂：一位“多才多藝”的變身大師

首先，我們來認(rèn)識一下今天的主角——環(huán)氧樹脂。各位可能對這個(gè)名字不太熟悉，但它早已滲透到我們生活的方方面面：從家里的地板涂料，到汽車的防腐涂層，再到航空航天領(lǐng)域的復(fù)合材料，處處都有它的身影。

環(huán)氧樹脂，就像一位“多才多藝”的變身大師，它本身是一種黏糊糊的液體，但通過與固化劑的巧妙“結(jié)合”，就能搖身一變，成為堅(jiān)硬、耐腐蝕、絕緣的固體材料。而這個(gè)“結(jié)合”的過程，就是我們今天要談的——固化。

二、 固化：一場“化學(xué)的華爾茲”

固化，說白了就是環(huán)氧樹脂分子與固化劑分子之間，上演的一場“化學(xué)的華爾茲”。它們在催化劑的引導(dǎo)下，手牽著手，彼此交織，形成一個(gè)三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越緊密，環(huán)氧樹脂也就從液體變成了固體，完成了華麗的“變身”。

但是，這場“華爾茲”并非總是那么順利。有些環(huán)氧體系，就像性格內(nèi)向的舞者，反應(yīng)速度慢，需要高溫“催化”才能翩翩起舞。這在很多應(yīng)用場景下，就顯得不夠靈活了。比如，大型構(gòu)件的固化，如果需要長時(shí)間的高溫加熱，不僅耗能巨大，還可能影響材料的性能。

因此，我們就需要一位“熱情的引導(dǎo)者”，來加速這場“華爾茲”的進(jìn)程，讓環(huán)氧樹脂即使在低溫下，也能快速固化成型。而這位“引導(dǎo)者”，就是我們今天的主角——取代脲類促進(jìn)劑。

三、 取代脲類促進(jìn)劑：低溫固化的“秘密武器”

取代脲類促進(jìn)劑，就像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的“媒人”，它能巧妙地“撮合”環(huán)氧樹脂和固化劑，加速它們之間的反應(yīng)。與傳統(tǒng)的胺類促進(jìn)劑相比，取代脲類促進(jìn)劑具有以下幾個(gè)顯著的優(yōu)勢：

• 低溫活性高：即使在較低的溫度下，也能顯著提高固化速率，讓環(huán)氧樹脂不再“畏懼寒冷”。
• 潛伏性好：在室溫下，與環(huán)氧樹脂的相容性好，不易發(fā)生預(yù)反應(yīng)，可以延長環(huán)氧體系的儲存時(shí)間。
• 毒性低：相對于某些傳統(tǒng)的促進(jìn)劑，取代脲類促進(jìn)劑的毒性更低，更加環(huán)保。
• 固化物性能優(yōu)異：使用取代脲類促進(jìn)劑固化的環(huán)氧樹脂，通常具有更好的力學(xué)性能、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性。

四、 取代脲類促進(jìn)劑的“魔法”：作用機(jī)理

取代脲類促進(jìn)劑之所以能加速固化，是因?yàn)樗哂歇?dú)特的“魔法”。簡單來說，它的作用機(jī)理主要分為以下幾個(gè)方面：

1. 活化固化劑：取代脲類促進(jìn)劑可以與固化劑發(fā)生反應(yīng)，生成活性更高的中間體，從而加速固化反應(yīng)。
2. 促進(jìn)環(huán)氧基開環(huán)：它可以促進(jìn)環(huán)氧基的開環(huán)反應(yīng)，使環(huán)氧樹脂更容易與固化劑發(fā)生交聯(lián)。
3. 提供氫鍵：取代脲類促進(jìn)劑分子中含有豐富的氫鍵，可以與環(huán)氧樹脂和固化劑形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)反應(yīng)物的分散和接觸。

這種多重作用機(jī)制，使得取代脲類促進(jìn)劑能夠高效地加速環(huán)氧樹脂的固化過程。

五、 如何選擇合適的取代脲類促進(jìn)劑？“量體裁衣”是關(guān)鍵

面對市場上琳瑯滿目的取代脲類促進(jìn)劑，我們該如何選擇呢？記住，選擇促進(jìn)劑就像“量體裁衣”，要根據(jù)具體的環(huán)氧體系和應(yīng)用需求來綜合考慮。以下是一些關(guān)鍵的參數(shù)和注意事項(xiàng)：

面對市場上琳瑯滿目的取代脲類促進(jìn)劑，我們該如何選擇呢？記住，選擇促進(jìn)劑就像“量體裁衣”，要根據(jù)具體的環(huán)氧體系和應(yīng)用需求來綜合考慮。以下是一些關(guān)鍵的參數(shù)和注意事項(xiàng)：

• 活性溫度：不同的取代脲類促進(jìn)劑，其活性溫度范圍不同。要根據(jù)固化溫度的要求，選擇活性溫度合適的促進(jìn)劑。一般來說，活性溫度越低，低溫固化效果越好。
• 用量：促進(jìn)劑的用量也會影響固化速度和固化物性能。用量過少，固化效果不明顯；用量過多，可能會影響固化物的性能，甚至導(dǎo)致發(fā)泡或開裂。通常建議根據(jù)廠家提供的推薦用量進(jìn)行添加，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。
• 相容性：促進(jìn)劑與環(huán)氧樹脂和固化劑的相容性非常重要。相容性差的促進(jìn)劑，可能會導(dǎo)致分層、析出等問題，影響固化物的性能。
• 對固化物性能的影響：不同的取代脲類促進(jìn)劑，對固化物的力學(xué)性能、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性等性能的影響也不同。要根據(jù)應(yīng)用需求，選擇能夠提高固化物性能的促進(jìn)劑。
• 儲存穩(wěn)定性：有些取代脲類促進(jìn)劑的儲存穩(wěn)定性較差，容易吸潮或發(fā)生分解。要選擇儲存穩(wěn)定性好的促進(jìn)劑，并注意儲存條件。

為了方便大家更好地選擇取代脲類促進(jìn)劑，我整理了一個(gè)表格，列出了一些常見的取代脲類促進(jìn)劑的參數(shù)和應(yīng)用特點(diǎn)：

促進(jìn)劑名稱	化學(xué)結(jié)構(gòu)	活性溫度范圍（℃）	推薦用量（phr）	主要特點(diǎn)	應(yīng)用領(lǐng)域
DBU	二氮雜雙環(huán)十一烯	80-180	0.1-1.0	活性高，固化速度快，但易吸潮，對濕度敏感	高溫快速固化，粉末涂料
URON 600	取代脲衍生物	60-120	0.5-2.0	潛伏性好，低溫活性較高，固化物性能優(yōu)異	涂料、膠黏劑、復(fù)合材料
DYHARD UR200	改性脲類化合物	50-100	1.0-3.0	低溫固化性能優(yōu)異，儲存穩(wěn)定性好，對基材潤濕性好	汽車涂料、船舶涂料、電子灌封膠
2,4-二甲基咪唑	雜環(huán)胺類化合物	100-180	0.2-1.0	活性高，固化速度快，但刺激性較大	高性能復(fù)合材料，電子封裝
N,N-二甲基芐胺	芳香胺類化合物	80-150	0.5-2.0	活性較高，固化速度較快，但毒性較大	結(jié)構(gòu)膠黏劑，高溫固化體系

注： phr (parts per hundred resin) 表示每百份環(huán)氧樹脂中促進(jìn)劑的添加量。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這只是一個(gè)參考，具體選擇時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。好的方法是進(jìn)行小試，比較不同促進(jìn)劑的固化效果和固化物性能，終選擇適合的方案。

六、 低溫快速固化： “彎道超車”的秘訣

利用取代脲類促進(jìn)劑，我們可以實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂的低溫快速固化，這就像在賽車比賽中實(shí)現(xiàn)了“彎道超車”，可以帶來以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：

• 節(jié)能降耗：降低固化溫度，可以大幅度降低能源消耗，降低生產(chǎn)成本，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢。
• 縮短生產(chǎn)周期：快速固化可以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，更快地滿足市場需求。
• 改善材料性能：低溫固化可以減少材料的內(nèi)應(yīng)力，提高固化物的尺寸穩(wěn)定性，降低熱膨脹系數(shù)，改善材料的性能。
• 拓展應(yīng)用領(lǐng)域：低溫固化使得環(huán)氧樹脂可以在對溫度敏感的基材上進(jìn)行應(yīng)用，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。例如，可以用于木材、塑料等材料的涂裝和粘接。

七、 快速成型： “點(diǎn)石成金”的魔力

快速成型，指的是在短時(shí)間內(nèi)將環(huán)氧樹脂固化成所需形狀的制品。利用取代脲類促進(jìn)劑，我們可以實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂的快速成型，這就像擁有了“點(diǎn)石成金”的魔力，可以快速將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)。

快速成型技術(shù)在以下領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景：

• 3D打印：環(huán)氧樹脂是3D打印的常用材料，快速固化可以提高打印速度，縮短打印時(shí)間，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的快速制造。
• 模具制造：環(huán)氧樹脂可以用于制造模具，快速固化可以縮短模具制造周期，降低模具成本。
• 電子封裝：環(huán)氧樹脂可以用于電子元器件的封裝，快速固化可以提高封裝效率，保護(hù)電子元器件。
• 復(fù)合材料制造：環(huán)氧樹脂是復(fù)合材料的基體材料，快速固化可以提高復(fù)合材料的制造效率，降低生產(chǎn)成本。

八、 挑戰(zhàn)與展望： “精益求精”的追求

雖然取代脲類促進(jìn)劑在環(huán)氧樹脂固化領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力，但也面臨著一些挑戰(zhàn)：

• 促進(jìn)劑的選擇性：目前，取代脲類促進(jìn)劑的種類繁多，但針對特定環(huán)氧體系和應(yīng)用需求的篩選和優(yōu)化仍然需要深入研究。
• 促進(jìn)劑的穩(wěn)定性：部分取代脲類促進(jìn)劑的儲存穩(wěn)定性較差，容易吸潮或發(fā)生分解，需要開發(fā)更加穩(wěn)定的促進(jìn)劑。
• 固化物的性能平衡：在追求快速固化的同時(shí)，如何平衡固化物的力學(xué)性能、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性等性能，是一個(gè)需要深入研究的課題。

展望未來，取代脲類促進(jìn)劑在環(huán)氧樹脂固化領(lǐng)域的研究將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

• 開發(fā)新型高效的取代脲類促進(jìn)劑：通過分子設(shè)計(jì)和合成，開發(fā)出活性更高、穩(wěn)定性更好、對固化物性能影響更小的取代脲類促進(jìn)劑。
• 研究取代脲類促進(jìn)劑的作用機(jī)理：深入研究取代脲類促進(jìn)劑在環(huán)氧樹脂固化過程中的作用機(jī)理，為促進(jìn)劑的理性設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
• 開發(fā)復(fù)配型促進(jìn)劑體系：將不同的促進(jìn)劑進(jìn)行復(fù)配，利用協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的固化效果和固化物性能。
• 將取代脲類促進(jìn)劑應(yīng)用于更多領(lǐng)域：將取代脲類促進(jìn)劑應(yīng)用于3D打印、復(fù)合材料、電子封裝等領(lǐng)域，拓展其應(yīng)用范圍。

總之，通過不斷的研究和創(chuàng)新，我們相信取代脲類促進(jìn)劑將在環(huán)氧樹脂固化領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為我們帶來更加高效、環(huán)保、高性能的環(huán)氧樹脂材料，助力各行各業(yè)的發(fā)展。

九、 結(jié)語： “創(chuàng)新驅(qū)動”，未來可期

各位朋友，環(huán)氧樹脂固化，是一門充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的科學(xué)。取代脲類促進(jìn)劑，就像一把鑰匙，為我們打開了低溫固化和快速成型的大門。讓我們攜手并進(jìn)，不斷探索，不斷創(chuàng)新，共同推動環(huán)氧樹脂材料的進(jìn)步，為創(chuàng)造更加美好的未來貢獻(xiàn)力量！

謝謝大家！

====================聯(lián)系信息=====================

聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

手機(jī)號碼： 18301903156 (微信同號)

聯(lián)系電話： 021-51691811

公司地址: 上海市寶山區(qū)淞興西路258號

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公司其它產(chǎn)品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。

• NT CAT UL22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。

• NT CAT MB20 適用有機(jī)鉍類催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。

• NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。