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二聚酸聚酰胺固化剂具有无毒、挥发性小,与环氧树脂固化物适用期长、柔韧性好等优点,是一种重要的环氧树脂固化剂。本文在对国内外二聚酸聚酰胺固化剂的合成及应用研究现状进行了全面综述的基础上,制备了具有不同多胺结构及不同酸组分的二聚酸聚酰胺固化剂,重点研究了不同多胺结构及不同酸组分对二聚酸聚酰胺固化剂物理性能及固化性能的影响。
分别以DETA、TETA、TEPA为胺组分,与二聚酸合成了具有不同胺值的系列二聚酸聚酰胺固化剂,对合成条件及用于环氧树脂E-44的固化性能进行了探讨。结果表明:当胺基、羧基摩尔比为3.0、以TEPA为胺组分,缩聚温度为200℃、缩聚时间为3h时,合成的二聚酸聚酰胺固化剂胺值为440mgKOH·g-1、粘度为1000mPa·s,将该固化剂与环氧树脂E-44按质量比50/100混合,表干时间9h,凝胶时间6min,在100℃下固化6h,固化度达98%以上,固化物拉伸强度为32.2MPa、剪切强度为8.9MPa,优于其他多胺合成的固化剂;当胺基、羧基摩尔比为3.0时,以DETA为胺组分合成固化剂的固化物,热裂解温度为337℃,耐热性优于其他多胺合成固化剂的固化物。
以二聚酸、TETA为原料,分别以丁二酸、己二酸、癸二酸等直链二酸为改性剂,当胺基、羧基摩尔比为3.0,改性剂加入量为10%~40%时,合成了系列二聚酸聚酰胺固化剂。对固化剂的物理性能及固化性能进行了探讨。结果表明:将该类固化剂与环氧树脂E-44在质量比低于40/100时混合,混合物表干时间小于5h,凝胶时间小于5min,40℃时固化4h固化度达98%以上,当改性剂加入量高于10%时,拉伸强度高于33.6MPa,剪切强度高于9.2MPa,优于未改性的二聚酸聚酰胺固化剂。不同直链二酸改性剂对比表明,当改性剂加入量为40%时,以癸二酸为改性剂合成的固化剂胺值较高;以丁二酸为改性剂合成的固化剂,其固化物的力学强度较高,硬度较高,热裂解温度为310℃,耐热性较好。
以二聚酸、TETA为原料,分别以邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸为改性剂,当胺基、羧基摩尔比为3.0,改性剂加入量为5%~20%时,合成了系列二聚酸聚酰胺固化剂。对固化剂的物理性能及固化性能进行了探讨。结果表明:当改性剂加入量为二聚酸加入量的20%时,以对苯二甲酸为改性剂合成的固化剂胺值为360mgKOH·g-1,将该固化剂与环氧树脂E-44以质量比60/100混合,表干时间为12h,凝胶时间为8h,100℃下固化6h,固化度达到98%以上,拉伸强度为43.2MPa,剪切强度为14.3MPa,热变形温度为109℃,热裂解温度为320℃,优于其他改性剂合成的固化剂。