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一分鐘了解脂環族環氧樹脂與胺的固化反應

日期:2021年07月01日瀏覽量:

眾所周知,脂環族環氧樹脂具有低粘度、低鹵素、高透明、低收縮等特點,其與相關固化劑搭配使用后的固化物具有高Tg、高耐熱、高強度、耐黃變等性能。因此在電氣絕緣、半導體封裝、3D打印增材制造、光固化油墨/涂料、復合材料等領域得到了廣泛應用。

近年來我們對脂環環氧樹脂在熱固化和光固化相關應用方面做了很多相關性研究,在對接下游客戶產品應用方面做了大量技術支持工作。在此過程中不少客戶對脂環族環氧樹脂與胺是否能固化及其實際應用價值的可能性非常感興趣,所以我們對此問題做了部分實驗,現借此機會分享給大家。

脂環族環氧樹脂與雙酚A型環氧樹脂的化學結構決定了它們與固化劑反應種類上存在差異,胺做固化劑時,脂環族環氧樹脂的反應速度要比雙酚A型環氧樹脂慢很多。這是由于末端環氧基(環氧乙烷)與脂環族環氧化合物的內部環氧基在立體結構上存在明顯差異,這種差異對它們的反應活性影響極大。如下圖1所示,化合物在以環氧乙烯氧化物為代表的內部環氧化物中,C6、C1、C2及C3四個碳原子處于同一平面,C4和C5兩個碳原子在環氧基的背面,突出在C6-C3平面的上下。因此C1與C2與末端環氧基的碳原子相比,受到非常大的立體位阻,導致其反應活性比末端環氧基化合物的反應活性低得多。


圖1

為了進一步探索脂環族環氧樹脂的胺固化,我們選取了江蘇泰特爾主打脂環族環氧TTA21P和兩種常規胺進行了相關實驗。

1.脂環環氧TTA21P與IPDA的固化反應

2.脂環環氧TTA21PD230的固化反應

經過大量的試驗,我們整理了相關結論,為今后應用提供依據。

1.脂環族環氧樹脂TTA21P與IPDA或D230是能反應的,但其完全反應需要在更高的溫度下進行。

2. 在脂環族環氧樹脂TTA21P與IPDA或D230反應時,三氟化硼絡合物作為可促進脂環族環氧樹脂TTA21P與IPDA達到完全反應,同時可降低固化溫度和減少固化時間。

3. 脂環環氧樹脂與胺不易固化,但不代表不能固化,反應需要通過高溫和長時間固化,但這樣就無實際應用的意義。三氟化硼絡合物作為環氧基的陽離子聚合觸媒引發固化大量放熱,體系內部溫度短時間溫度很高,這樣將三氟化硼絡合物引入到脂環與胺反應的體系中時可實現高溫短時間固化。


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