环氧树脂的固化机理及其常用固化剂
环氧树脂固化剂
环氧树脂固化剂概述环氧树脂固化剂是一类用于固化环氧树脂的化学物质。
环氧树脂具有优异的物理和化学性质，但其在常温下为液态，并不具备实际应用的强度和硬度。
通过添加适量的固化剂，可以使环氧树脂在特定的温度和时间下发生固化反应，形成具有优良性能的固体材料。
固化剂的作用原理固化剂在环氧树脂中的主要作用是引发化学反应，促进环氧树脂的固化。
通常情况下，环氧树脂是由环氧基团（Epoxide group）和胺基或酸酐基等活性基团组成的。
固化剂中的活性基团与环氧基团发生反应，形成交联结构，使环氧树脂由液态变为固态。
常见的环氧树脂固化剂胺类固化剂胺类固化剂是最常用的环氧树脂固化剂之一。
常见的胺类固化剂包括环氧乙烷胺、环氧丙烷胺、环氧脂肪胺等。
这些胺类固化剂具有活性氢原子，能够与环氧基团形成胺基加成反应，生成胺基苄醚结构。
胺类固化剂固化后的环氧树脂具有较高的热稳定性、耐化学品侵蚀性和机械强度。
酸酐类固化剂酸酐类固化剂是另一类常见的固化剂。
常用的酸酐类固化剂有邻苯二甲酸酐、巴斯夫固化剂等。
酸酐类固化剂与环氧树脂中的氢原子发生酯交换反应，生成酯键结构。
酸酐类固化剂固化后的环氧树脂具有优良的机械性能和耐化学品侵蚀性。
环氧树脂固化剂的选择与性能正确选择适合的固化剂对于环氧树脂固化的性能至关重要。
不同的固化剂具有不同的反应速率和固化温度范围，根据具体应用要求选择合适的固化剂可以获得所需的性能。
固化剂的选择还应考虑环境友好性、毒性和成本等因素。
一些高性能的聚胺固化剂具有较高的毒性，使用时需要注意安全。
同时，固化剂的成本也是影响选择的重要因素。
固化剂与环氧树脂的配比固化剂的用量和配比对固化效果和性能有重要影响。
过多的固化剂可能导致固化过程过快，产生内部应力集中等问题；过少的固化剂则可能导致固化不完全，影响材料性能。
一般来说，固化剂的用量为环氧树脂总重量的10-40%之间。
具体的配比应根据固化剂的特性和应用要求进行调整。
混合固化剂和环氧树脂时，应根据固化剂的性质和要求合理控制混合时间和混合速度，确保固化剂和环氧树脂充分混合。
(完整版)环氧树脂固化机理
环氧树脂与酸酐类固化剂在有无催化剂的
条件下的固化机理
1. 酸酐固化环氧树脂体系比胺固化的体系具有更加优异的机械物理性能及高温稳定性能。
所以近年来它的应用十分广泛，但需要较高的固化温度和较长固化时间。
酸酐和环氧树脂的反应机理与其有无促进剂存在而有所不同，具体的情况如下：
（1）无促进剂存在时
首先由环氧树脂的羟基与酸酐反应生成含酯链的羧酸：
然后羧酸和环氧树脂的环氧基开环加成反应生成仲羟基：
生成的仲羟基再与另一个环氧基反应：
当然，仲羟基也可与另一个酸酐反应，重复以上步骤，最终引起环氧树脂的固化。
（2）促进剂存在时
在有路易斯碱（如叔胺）作为促进剂时，首先是叔胺进攻酸酐生成羧酸盐阴离子：
然后羧酸盐阴离子与环氧基反应生成氧阴离子：
氧阴离子与另一个酸酐反应生成羧酸盐阴离子：
综上所述，不管是无促进剂的加成聚合反应还是有促进剂的阴离子聚合反应，酸酐固化机理可以概括为：开环－酯化－醚化不断反复进行，直到环氧树脂交联固化。
(完整版)环氧树脂固化机理
环氧树脂与酸酥类固化剂在有无催化剂的条件下的固化机理1.酸酊固化环氧树脂体系比胺固化的体系具有更加优异的机械物理性能及高温稳定性能。
所以近年来它的应用十分广泛，但需要较高的固化温度和较长固化时间。
酸酊和环氧树脂的反应机理与其有无促进剂存在而有所不同，具体的情况如下： (1)无促进剂存在时首先由环氧树脂的羟基与酸酊反应生成含酯链的陵酸：Q β-C.√vvw'R <+H/:—CH --------------------------- to .C^O —CHz --CH ------------ √w√v、。
/1CH当然，仲羟基也可与另一个酸醉反应，重更以上步骤，最终引起环氧树脂的固化。
(2)促进剂存在时在有路易斯碱(如叔胺)作为促进剂时，首先是叔胺进攻酸醉生成竣酸盐阴离子:C√wwCH2*~~CH -----0—CHj —CH^—>vvwI OH生成的仲羟基再与另一个环氧基反应:然后按酸和环氧树脂的环氧基开环加成反应生成仲羟基:C-o-RCf、0+R 3N -一C/ O然后峻酸盐阴离子与环氧基反应生成氧阴离子：C-N +R 3 R ∖+HiC —CH --------- 'λλzw -------------)C-O-\/ 0『+C-NRjR∖C —0—CH 2—CH ——√ww、综上所述，不管是无促进剂的加成聚合反应还是有促进剂的阴离子聚合反应，酸酊固化机理可以概括为：开环一酯化一酸化不断反复进行，直到环氧树脂交联固化。
/C —NR 3 -C-O-C一N +R 3C ——0——CH2—CH ——/ww氧阴离子与另一个酸醉反应生成瘦酸盐阴离子：。
环氧树脂固化剂的种类和固化机理
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环氧树脂的固化机理及常用固化剂
环氧树脂的固化机理及其常用固化剂反应机理酸催化反应机理催化剂：质子给予体，促进顺序：酸>酚>水>醇固化剂分类1反应型固化剂▪可与EP分子进行加成，通过逐步聚合反应交联成体型网状结构▪一般含有活泼氢，反应中伴随氢原子转移，如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚2催化型固化剂▪环氧基按阳离子或阴离子聚合机理进行固化，如叔胺、咪唑、三氟化硼络合物常见固化剂▪脂肪胺固化剂▪芳香族多元胺▪改性多元胺▪多元硫醇▪酸酐类固化剂1脂肪胺固化剂脂肪胺固化特点：▪活性高，可室温固化▪反应剧烈放热，适用期短▪一般需后固化，室温7d再80-100℃2h ▪固化物热形变温度低，一般80-90℃▪固化物脆性大▪挥发性及毒性大2芳香族多元胺芳香族多胺特点：▪固化物耐热性好，耐化学性机械强度均优于脂肪族多元胺▪活性低，大多加热固化▪氮原子因苯环导致电子云密度降低，碱性减弱，以及苯环位阻效应▪多为固体，熔点高，工艺性差▪液化，低共熔点混合，多元胺与单缩水甘油醚加成3改性多元胺a、环氧化合物加成：▪加成物分子量变大，沸点粘度增加，挥发性与毒性减弱，改善原有脆性b、迈克尔加成：▪丙烯腈与多元胺▪胺的活泼氢对α,β不饱和键能迅速加成▪腈乙基化物降低活性，改善与EP相容性特别有效c、曼尼斯加成：曼尼斯反应（Mannich reaction）为多元胺和甲醛、苯酚缩合三分子缩合。
▪产物能在低温、潮湿、水下施工固化EP▪典型产品T-31：二乙烯三胺+甲醛+苯酚▪适应土木工程用于混凝土、钢材、瓷砖等材料▪粘结的快速修复和加固d、硫脲-多元胺缩合：▪硫脲与脂肪族多元胺加热至100℃缩合放出氨气▪能在极低温下（0℃以下）固化EPe、聚酰胺化：▪9，11-亚油酸与9，12-亚油酸二聚反应▪然后2分子与DETA(二乙烯三胺)进行酰胺化反应挥发性毒性很小▪与EP相容性良好，化学计量要求不严▪固化物有很好的增韧效果▪放热效应低，适用期长，固化物耐热性较低，HDT为60℃左右4多元硫醇▪类似于羟基▪聚硫醇化合物（液体聚硫橡胶）就是典型多元硫醇，单独使用活性很低，室温反应及其缓慢几乎不能进行▪适当催化剂作用下固化反应以数倍多元胺速度进行▪在低温固化更为明显5酸酐类固化剂▪反应速率很慢，不能生成高交联产物，一般不作为固化剂▪低挥发性，毒性低，刺激性低▪反应缓慢，放热量小，适用期长▪固化物收缩率低，耐热性高▪固化物机械强度高，电性能优良▪需加热固化，时间长▪EP常用固化剂，仅次于多元胺主要酸酐：▪顺酐>苯酐>四氢苯酐>甲基四氢苯酐▪六氢苯酐>甲基六氢苯酐▪甲基纳迪克酸酐▪均苯四甲酸二酐▪改性酸酐▪酸酐分子中负电性取代基则活性增强阴/阳离子型催化剂▪催化剂仅仅起催化作用，本身不参与交联▪用量主要以实验值为准▪催化环氧开环形成链增长1常用阴离子催化剂1、叔胺类多用DMP-10(二甲氨基苯酚)，DMP-30，酚羟基显著加速树脂固化速率，放热量大适用期短，EP快速固化（24h/25℃）2、咪唑类多用液态2-乙基-4-甲基咪唑（仲胺活泼氢和叔胺），适用期长（8-10h），中温固化，热形变温度高，与芳香胺耐热水平（100℃）相当阳离子型固化剂，路易斯酸链终止于离子对复合2常用阳离子催化剂▪路易斯酸：BF3,SnCl4,AlCl3等，为电子接受体▪BF3使用最多，具有腐蚀性，反应活性非常高一般与胺类或醚类络合物，如三氟化硼-乙胺络合物, BF3:400,为87℃结晶物质，室温稳定，离解温度90℃，离解后活性增大环氧树脂固化的三个阶段▪液体-操作时间：树脂/固化剂混合物仍然是液体适合应用▪凝胶-进入固化：混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段)，这时它开始凝胶或“突变”成软凝胶物。
环氧树脂及其固化剂
(7)提高了固化物的耐腐蚀性。
脂肪胺的改性方法
1）酚醛改性
改性原理：曼尼希反应（Mannich）
代表性品种：T31固化剂（苯酚、甲醛、乙二胺缩合物） 特点：它们可在较低温度下快速固化环氧树脂。
2）与环氧化合物加成改性 改性原理：
代表性品种：国产593固化剂（丁基缩水甘油醚改性二乙烯三胺） 特点：可赋予环氧树脂较好的粘接和延展性能
二、碱性固化剂
1. 固化机理
伯胺、仲胺、聚酰胺、多元胺 （亲核加成）
第一步：首先，伯胺进攻环氧基并使之开环，形成仲羟基和仲胺基。
第二步：随后，仲胺基进一步与环氧基反应，形成一个叔胺基和另一 个仲羟基。
第三步：上述2个过程中生成的-OH又可以在叔胺的催化下开环氧基团 生成醚键。
叔胺、咪唑 （阴离子催化）
Sun等将PAMAM接枝到碳纳米管(SWCNT)的表面，从而利用接枝上的胺基 与环氧基反应，改善了改性纳米碳管对环氧树脂的分散性，进而提高了环氧 树脂的力学性能。
Wei等制备了四对氨基苯基金刚烷(TAPA)，以作为环氧树脂固化剂使 用。研究发现，用TAPA固化的双酚A环氧树脂较用DDS具有更高的热稳定性， 显示出优异的高频介电性能。其原因主要是:TAPA具有金刚烷核心和稠密 的苯环的分子骨架以及高度对称的分子结构。然而，TAPA固化环氧树脂的 活性很弱，反应温度很高，因此，加工工艺性能有待进一步改善。
(2)固化速度较快，放热剧烈，不宜大量配制使用; (3)配比要求严格，固化后的环氧树脂脆性较大，不耐冲击; (4)极易吸收空气中的水、CO2形成碳酸盐，使配合料浑浊不透明，固 化物表面出现白化、“发汗”现象，影响其美观; (5)有些多胺是固体，常温下与环氧树脂混合时，很难混合均匀，需 要加热或者加入溶剂，操作很不方便; (6)直接采用多胺固化剂己不能满足现代建筑业、电子工业和环境保 护等多方面的要求。
环氧树脂固化剂的种类及固化机理汇总！
环氧树脂固化剂的种类及固化机理汇总！环氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。
使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。
01 固化剂的种类碱性类碱性类固化剂 WTF：包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪胺。
酸性类酸性类固化剂：包括有机酸、酸酐、和三氟化硼及其络合物。
加成型加成型固化剂：这类固化剂与环氧基发生加成反应构成固化产物一部分链段，并通过逐步聚合反应使线型分子交联成体型结构分子，这类固化剂又称瓜型固化剂。
催化型催化型固化剂：这类固化剂仅对环氧树脂发生引发作用，打开环氧基后，催化环氧树脂本身聚合成网状结构，生成以醚键为主要结构的均聚物。
显在型显在型固化剂为普通使用的固化剂，又可分为加成聚合型和催化型。
所谓加成聚合型即打开环氧基的环进行加成聚合反应，固化剂本身参加到三维网状结构中去。
这类固化剂，如加入量过少，则固化产物连接着末反应的环氧基。
因此，对这类固化剂来讲，存在着一个合适的用量。
而催化型固化剂则以阳离子方式，或者阴离子方式使环氧基开环加成聚合，最终，固化剂不参加到网状结构中去，所以不存在等当量反应的合适用量；不过，增加用量会使固化速度加快。
在显在型固化剂中，双氰胺、己二酸二酰肼这类品种，在室温下不溶于环氧树脂，而在高温下溶解后开始固化反应，因而也呈现出一种潜伏状态。
所以，可称之为功能性潜伏型固化剂。
潜伏型潜伏型固化剂指的是与环氧树脂混合后，在室温条件下相对长期稳定(环氧树脂一般要求在3个月以上，才具有较大实用价值，最理想的则要求半年或者1年以上)，而只需暴露在热、光、湿气等条件下，即开始固化反应。
这类固化剂基本上是用物理和化学方法封闭固化剂活性的。
所以，在有的书上也把这些品种划为潜伏型固化剂，实际上可称之为功能性潜伏型固化剂。
因为潜伏型固化剂可与环氧树脂混合制成一液型配合物，简化环氧树脂应用的配合手续，其应用范围从单包装胶黏剂向涂料、浸渍漆、灌封料、粉末涂料等方面发展。
环氧树脂的固化机理及其常用固化剂
环氧树脂得固化机理及其常用固化剂反应机理酸催化反应机理催化剂:质子给予体，促进顺序：酸〉酚>水>醇固化剂分类反应型固化剂▪可与EＰ分子进行加成,通过逐步聚合反应交联成体型网状结构▪一般含有活泼氢,反应中伴随氢原子转移,如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇与多元酚催化型固化剂▪环氧基按阳离子或阴离子聚合机理进行固化,如叔胺、咪唑、三氟化硼络合物常见固化剂▪脂肪胺固化剂▪芳香族多元胺▪改性多元胺▪多元硫醇▪酸酐类固化剂脂肪胺固化剂脂肪胺固化特点：▪活性高,可室温固化▪反应剧烈放热,适用期短▪一般需后固化,室温７ｄ再80-1００℃2h ▪固化物热形变温度低，一般８0—90℃▪固化物脆性大▪挥发性及毒性大芳香族多元胺芳香族多胺特点：▪固化物耐热性好,耐化学性机械强度均优于脂肪族多元胺▪活性低,大多加热固化▪氮原子因苯环导致电子云密度降低，碱性减弱，以及苯环位阻效应▪多为固体,熔点高,工艺性差▪液化，低共熔点混合，多元胺与单缩水甘油醚加成改性多元胺a、环氧化合物加成:▪加成物分子量变大，沸点粘度增加，挥发性与毒性减弱，改善原有脆性ｂ、迈克尔加成：▪丙烯腈与多元胺▪胺得活泼氢对α,β不饱与键能迅速加成▪腈乙基化物降低活性，改善与EP相容性特别有效c、曼尼斯加成：曼尼斯反应(Ｍaｎnich reａcｔion）为多元胺与甲醛、苯酚缩合三分子缩合。
▪产物能在低温、潮湿、水下施工固化EＰ▪典型产品T－3１：二乙烯三胺+甲醛+苯酚▪适应土木工程用于混凝土、钢材、瓷砖等材料▪粘结得快速修复与加固d、硫脲—多元胺缩合：▪硫脲与脂肪族多元胺加热至100℃缩合放出氨气▪能在极低温下(0℃以下）固化EPe、聚酰胺化:▪9，11—亚油酸与9，12—亚油酸二聚反应▪然后２分子与DETA（二乙烯三胺)进行酰胺化反应挥发性毒性很小▪与EP相容性良好，化学计量要求不严▪固化物有很好得增韧效果▪放热效应低,适用期长,固化物耐热性较低，HDT为60℃左右多元硫醇▪类似于羟基▪聚硫醇化合物（液体聚硫橡胶）就就是典型多元硫醇,单独使用活性很低，室温反应及其缓慢几乎不能进行▪适当催化剂作用下固化反应以数倍多元胺速度进行▪在低温固化更为明显酸酐类固化剂▪反应速率很慢，不能生成高交联产物,一般不作为固化剂▪低挥发性,毒性低，刺激性低▪反应缓慢，放热量小，适用期长▪固化物收缩率低，耐热性高▪固化物机械强度高，电性能优良▪需加热固化,时间长▪EＰ常用固化剂，仅次于多元胺主要酸酐：▪顺酐〉苯酐〉四氢苯酐>甲基四氢苯酐▪六氢苯酐〉甲基六氢苯酐▪甲基纳迪克酸酐▪均苯四甲酸二酐▪改性酸酐▪酸酐分子中负电性取代基则活性增强阴/阳离子型催化剂▪催化剂仅仅起催化作用,本身不参与交联▪用量主要以实验值为准▪催化环氧开环形成链增长常用阴离子催化剂１、叔胺类多用DMＰ-1０(二甲氨基苯酚），DMP－30,酚羟基显著加速树脂固化速率，放热量大适用期短，EP快速固化(24ｈ/2５℃）2、咪唑类多用液态２-乙基-4-甲基咪唑(仲胺活泼氢与叔胺),适用期长(8—10h)，中温固化,热形变温度高，与芳香胺耐热水平（10０℃)相当阳离子型固化剂，路易斯酸链终止于离子对复合常用阳离子催化剂▪路易斯酸：BF3，SnCl4，AlＣl3等，为电子接受体▪BF３使用最多,具有腐蚀性,反应活性非常高一般与胺类或醚类络合物,如三氟化硼-乙胺络合物, BＦ３：４00，为８7℃结晶物质,室温稳定，离解温度9０℃，离解后活性增大环氧树脂固化得三个阶段▪液体－操作时间：树脂/固化剂混合物仍然就是液体适合应用▪凝胶-进入固化：混合物开始进入固化相(也称作熟化阶段）, 这时它开始凝胶或“突变”成软凝胶物。
环氧树脂固化剂特点和反应机理
环氧树脂有机酸酐固化剂特点和反响机理有机酸酐类固化剂，也属于加成聚合型固化剂。
早在1936年，瑞士的Dr．pierre Castan 就开场用邻苯二甲酸酐固化的环氧树脂作假牙的材料。
这一用法后来还在英国和美国申请了专利。
酸酐类用作固化剂在1943年美国就有专利报导。
酸酐类固化剂用于大型浇铸等重电部门，至今仍是这类固化剂应用的主要方向。
日本这类固化剂消费量每年在3 kt以上，约占环氧树脂固化剂全部用量的23％，仅次于有机多胺的用量。
在我国，以邻苯二甲酸酐为固化剂的环氧树脂浇铸、以桐油酸酐为固化剂的环氧树脂电机绝缘，都有20多年的应用历史。
近年来，随着电气、电子工业的开展，酸酐类固化剂在中、小型电器方面也获得广泛的应用，特别是弱电方面，也获得了充分重视，如集成电路的包封、电容器的包封等。
在涂料方面，如粉末涂料，这类固化剂也受到重视。
酸酐类固化剂与多元胺类固化剂相比，有许多优点。
从操作工艺性上看，主要有以下几点：一是挥发性小，毒性低，对皮肤的刺激性小；二是对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以参加较多的填料以改性，有利于降低本钱；三是使用期长，操作方便。
从固化物的性质上看，它主要特征有：一是由于固化反响较慢，收缩率较小；二是有较高的热变形温度，耐热性能优良，固化物色泽浅；三是机械、电性能优良。
但是，酸酐类固化剂所需的固化温度相比照拟高，固化周期也比拟长；不容易改性；在贮存时容易吸湿生成游离酸而造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)；固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些，等等，那么是这类固化剂的缺乏之处。
在的酸酐化合物中，多数正在被广泛用作环氧树脂固化剂，大约有20余种，可以分为单一型、混合型、共熔混合型。
从化学构造上分，那么可分为直链型、脂环型、芳香型、卤代酸酐型；如按官能团分类，又有单官能团型、两官能团型，两官能团以上的多官能团型无实用价值。
和多胺类固化剂的情况相类似，官能团的数量也直接影响固化物的耐热性；另外，也可按游离酸的存在与否分类，因为游离酸的存在对固化反响起着促进作用。
环氧树脂合成机理以及种类
旧牌号
607 609
国家统一型号
E-06 E-03
环氧值
0.04-0.07 0.02-0.045
6、常用牌号生产配比/mol
E-51 E-44 E-42 E-35 E-31 E-20 E-12
双酚A
1 1 1 1 1 11
环氧氯丙烷 10 2.75 2.4 2 1.8 1.473 1.218
NaOH(90%) 2.8
140
-49 °C
98
水30天
77
机油30天
118
改性 AB
100 100 71 179 15
1/1.5
315 105 175 118
234
3、尼龙改性 尼龙为高分子聚酰胺，分子中有酰胺基团
O
N
尼龙改性环氧粘接性能：
548三元 尼龙
80
634双酚A环氧
20
双氰双胺
2
95%甲醇：苯=7：1 400
5、酯化当量Eq 酯化1mol 单羧酸所需环氧树脂的克数 Eq=100/(2E+H)
三、环氧树脂的制造
1、化学反应
H3C
HO
C
CH3
+NaOH
OH
H3C
HO
C
CH3
O- + Na++H2O
HO
HO
H3C C CH 3
H3C C CH 3
O
+ O-
CH 2Cl
OH2 O C CH CH2Cl
H3C
CH 3 C=N
CH 3
(CH 2)6
CH 3 N=C
CH 3
10、双氰胺
NH
H2N C NHCN
环氧树脂和脲的固化机理
环氧树脂和脲的固化机理
环氧树脂和脲是两种广泛应用于涂料、胶黏剂、结构胶等领域的材料。
它们的固化机
理是指两者混合后，在一定条件下，发生化学反应，形成聚合物固体的过程。
环氧树脂是含有环氧基团的聚合物，常用的环氧树脂有双酚A型环氧树脂、新型水性
环氧树脂等。
它们的固化主要是通过环氧基团与固化剂（通常是胺类）的反应来实现。
环
氧树脂固化的机理是：胺类固化剂通过和环氧基发生加成反应，环氧基断裂，胺基贡献给
新的碳碳键的形成，从而形成交联结构。
这个过程被称为胺加成反应。
而脲是一类含有脲基的固化剂，常见的脲固化剂有三聚异氰尿酸酯、二聚异氰尿酸酯等。
脲固化剂的基本结构为氢氧化脲，其分子中的两个互成互补的活性基团，分别是异氰
酸酯基团和胺基团。
这两个基团间的化学结合能够迅速发生固化反应，形成聚脲结构。
脲固化机理通常分为两个步骤：首先，脲固化剂中的异氰酸酯会吸附到环氧树脂表面，随后胺基团和环氧基团之间发生了成键反应，生成了暂时的中间体。
这个过程被称为酰胺
键生成反应。
在这个过程中，异氰酸酯中的双键对应的氮原子与环氧树脂中的氧原子发生
反应，形成初始结构。
接下来，中间体会进一步发生自由基作用，发生链延长反应，最后
形成大量密集的聚脲结构，从而实现了实体化。
这个过程被称为自由基反应。
二氨基二苯砜固化环氧
二氨基二苯砜固化环氧二氨基二苯砜（DDS）是一种常用的固化剂，常用于环氧树脂的固化反应中。
其化学式为C12H14N2O2S，具有两个含有芳香环的苯环和两个氨基基团。
DDS在环氧树脂固化过程中发挥着至关重要的作用，下面将对其固化机理、固化过程、性能以及应用领域进行详细介绍。
首先，固化机理。
DDS常用作于环氧树脂固化反应中的固化剂。
在固化过程中，DDS与环氧树脂中的环氧基团发生反应，形成亚胺结构。
具体来说，DDS的两个氨基基团与环氧基团发生开环反应，形成一个共价键连接的亚胺结构。
此反应是一个放热反应，并且反应速度较快。
其次，固化过程。
DDS作为固化剂，其固化过程往往是在高温和固化时间较长的条件下进行。
通常将DDS与环氧树脂按照一定的配比混合，在较高的温度下进行反应。
通过加热，DDS与环氧树脂中的环氧基团发生反应，形成亚胺结构。
固化反应完成后，环氧树脂固化成为一个十分硬、耐高温的材料。
接下来，性能。
DDS固化的环氧树脂具有许多优良的性能。
首先，其具有非常好的耐化学性能，能够抵抗各种化学介质的腐蚀和侵蚀。
其次，其具有优异的高温耐性，能够在高温环境下保持稳定性能。
此外，DDS固化的环氧树脂还具有良好的电绝缘性能和机械强度，能够在复杂的工作环境中发挥重要作用。
最后，应用领域。
DDS固化的环氧树脂广泛应用于化学工业、电子工业、航空航天等领域。
在化学工业中，DDS固化的环氧树脂可用于制备耐腐蚀的塑料管道、储罐和防腐涂料等材料。
在电子工业中，DDS固化的环氧树脂可以用于制备高性能的电子封装材料，如电子胶水和封装胶。
在航空航天领域，DDS固化的环氧树脂可用于制备高性能的复合材料，如航空器的蜂窝板和隔热材料等。
综上所述，DDS是一种常用的环氧树脂固化剂，具有良好的化学性能和高温耐性。
通过与环氧树脂的固化反应，DDS可以固化成为一种具有优异性能的硬质材料。
DDS固化的环氧树脂在化学工业、电子工业、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
e51环氧树脂的固化
e51环氧树脂的固化1. 简介e51环氧树脂是一种常用的固化剂，广泛应用于涂料、粘合剂、电子封装材料等领域。
本文将介绍e51环氧树脂的固化过程，包括固化机理、影响固化速率的因素以及固化过程中的注意事项。
2. 固化机理e51环氧树脂的固化是通过与固化剂反应形成三维网络结构来实现的。
固化剂通常是一种胺类化合物，如乙二胺、三乙烯四胺等。
在固化过程中，环氧树脂分子中的环氧基与固化剂中的胺基发生开环反应，形成胺基与环氧基之间的共价键。
这些共价键连接在一起，形成交联结构，使树脂固化。
3. 影响固化速率的因素固化速率是指环氧树脂与固化剂反应的速度。
固化速率受多个因素的影响，包括温度、固化剂用量、催化剂、溶剂等。
•温度：温度是影响固化速率的重要因素。
一般来说，随着温度的升高，固化速率会增加。
这是因为固化反应是一个热力学过程，温度升高会增加反应的活性和分子运动的速度，从而加快固化速率。
•固化剂用量：固化剂的用量对固化速率也有影响。
固化剂的用量增加，会提供更多的反应物，加速固化反应的进行，从而增加固化速率。
•催化剂：催化剂可以加速固化反应的进行，降低固化温度。
常用的催化剂有二苯胺、三乙烯四胺等。
催化剂的选择和用量对固化速率有重要影响。
•溶剂：溶剂的选择和用量也会对固化速率产生影响。
溶剂可以改变环氧树脂和固化剂的相互作用，从而影响固化速率。
4. 固化过程中的注意事项在进行e51环氧树脂的固化过程中，需要注意以下几点：•混合比例：环氧树脂和固化剂的混合比例对固化过程至关重要。
过高或过低的混合比例都会影响固化效果。
一般来说，应按照厂家提供的配方进行混合。
•搅拌均匀：在混合环氧树脂和固化剂之前，需要充分搅拌均匀，确保两者充分混合。
否则，未完全混合的部分可能无法固化。
•温度控制：固化过程中，需要控制好温度。
温度过高可能导致固化速率过快，温度过低可能导致固化速率过慢。
应根据具体情况选择适当的固化温度。
•环境条件：固化过程中的环境条件也会对固化效果产生影响。
环氧树脂固化剂特点和反应机理
环氧树脂有机酸酐固化剂特点和反应机理有机酸酐类固化剂，也属于加成聚合型固化剂。
早在1936年，瑞士的Dr．pierre Castan 就开始用邻苯二甲酸酐固化的环氧树脂作假牙的材料。
这一用法后来还在英国和美国申请了专利。
酸酐类用作固化剂在1943年美国就有专利报导。
酸酐类固化剂用于大型浇铸等重电部门，至今仍是这类固化剂应用的主要方向。
日本这类固化剂消费量每年在3 kt以上，约占环氧树脂固化剂全部用量的23％，仅次于有机多胺的用量。
在我国，以邻苯二甲酸酐为固化剂的环氧树脂浇铸、以桐油酸酐为固化剂的环氧树脂电机绝缘，都有20多年的应用历史。
近年来，随着电气、电子工业的发展，酸酐类固化剂在中、小型电器方面也获得广泛的应用，特别是弱电方面，也获得了充分重视，如集成电路的包封、电容器的包封等。
在涂料方面，如粉末涂料，这类固化剂也受到重视。
酸酐类固化剂与多元胺类固化剂相比，有许多优点。
从操作工艺性上看，主要有以下几点：一是挥发性小，毒性低，对皮肤的刺激性小；二是对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以加入较多的填料以改性，有利于降低成本；三是使用期长，操作方便。
从固化物的性质上看，它主要特征有：一是由于固化反应较慢，收缩率较小；二是有较高的热变形温度，耐热性能优良，固化物色泽浅；三是机械、电性能优良。
但是，酸酐类固化剂所需的固化温度相对比较高，固化周期也比较长；不容易改性；在贮存时容易吸湿生成游离酸而造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)；固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些，等等，则是这类固化剂的不足之处。
在已知的酸酐化合物中，多数正在被广泛用作环氧树脂固化剂，大约有20余种，可以分为单一型、混合型、共熔混合型。
从化学结构上分，则可分为直链型、脂环型、芳香型、卤代酸酐型；如按官能团分类，又有单官能团型、两官能团型，两官能团以上的多官能团型无实用价值。
和多胺类固化剂的情况相类似，官能团的数量也直接影响固化物的耐热性；另外，也可按游离酸的存在与否分类，因为游离酸的存在对固化反应起着促进作用。
典型环氧树脂固化剂固化机理
典型环氧树脂固化剂固化机理时间:2009-10-20来源:未知浏览量:444一．胺类固化机理１.一级胺固化机理若按氮原子上取代基（Ｒ）数目可分为一级胺、二级胺和三级胺；若按Ｎ数目可分为单胺、双胺和多胺；按结构可分为脂肪胺、脂环胺和芳香胺。
一级胺对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行，每一个活泼氢可以打开一个环氧基团，使之交联固化。
芳香胺与脂环胺的固化机理与一级胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）① 与环氧基反应生成二级胺② 与另一环氧基反应生成三级胺③ 生成的羟基与环氧树脂反应2.固化促进机理：在固化体系中加入含给质子基团的化合物如苯酚，就会促进胺类固化，这可能是一个双分子反应机理，即给质子体羟基上的固发氢首先与环氧基上的氧形成氢键，是环氧基进一步极化，有利于胺类的N对环氧基的亲核进攻，同时完成氢原子的加成。
二.有机酸酐固化剂特点和反应机理酸酐类固化剂优点：1.挥发性小，毒性小，对皮肤的刺激性小；2.对环氧树脂的配合量大，与环氧树脂混熔后粘度低，可以加入较多的填料以改性，有利于降低成本；3.使用期长，操作方便。
缺点:：1.由于固化反应较慢，收缩率较小；2.所需的固化温度相对比较高，3.不易改性；4.贮存时易吸湿生成游离酸造成不良影响(固化速度慢、固化物性能下降)；5.固化产物的耐碱、耐溶剂性能相对要差一些。
这一类固化反应以有无促进剂的存在分成两种形式1、在无促进剂存在时，首先环氧树脂中的羟基与酸酐反应，打开酸酐，然后进行加成聚合反应，其顺序如下：(1)羟基对酸酐反应，生成酯键和羧酸；(2)羧酸对环氧基加成，生成羟基；(3)生成的羟基与其他酐基继续反应。
这个反应过程反复进行，生成体型聚合物。
另外，在此种体系中，由于处于酸性状态，与上述反应平行进行的反应是别的环氧基与羟基的反应，生成醚键。
从上述机理中可以看出，固化物中含有醚键和酯键两种结构，而且反应速度受环氧基浓度、羟基浓度的支配。
2、在促进剂存在的条件下，酸酐固化反应用路易斯碱促进。
环氧树脂的固化 ppt课件
C H 2 C H O H
催化剂（或促进剂）：质子给予体 促进顺序：酸≥酚≥水＞醇（催化效应近似正 比于酸度）
C H 2 C HR + H X O
C H 2 C HR O
H X
如被酸促进（先形成氢键）
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R"
CH2 CH R
NH +
O
R'
HX
R" +
NH
R' CH2 CH R
O_
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3.8.1 脂肪族多元胺
1、反应机理
C H C H 2 + R N H 2 O
C HC H 2+RN HC H 2C H
O
O H
R N H C H 2 C H
O H
C H 2C H
RN
O H
C H 2C H
O H
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是否会认为老师的教学方法需要改进？
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笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
H 2 N RN H 2
C HC H 2
C H 2 C H
O H NRN
O H
C HC H 2 O H
HX
形成三分子过渡状态（慢）
R" +
NH
R'
CH2 CH R 三分子过渡状态使环氧基开环
O_
环氧树脂固化剂特点和反应机理
环氧树脂固化剂特点和反应机理环氧树脂是一类重要的聚合物材料，具有优异的物理性能和化学稳定性。
然而，单组分的环氧树脂在常温下并不能自行固化成坚硬的材料，需要通过添加固化剂来完成固化反应。
环氧树脂固化剂是一种能够引发环氧树脂高效固化的化合物，其特点和反应机理为：一、特点：1.高活性：环氧树脂固化剂引发的固化反应速度较快，可以在较短的时间内固化环氧树脂，形成坚硬的固体材料。
2.低挥发性：环氧树脂固化剂通常具有低挥发性，不易挥发出来，可以保持固化剂的活性，保证固化反应的进行。
3.高选择性：环氧树脂固化剂具有对环氧树脂高度选择性的特点，能够引发环氧树脂的固化反应，而不对其他基团发生反应。
4.适应性广泛：环氧树脂固化剂可以选择性地与不同类型的环氧树脂反应，形成具有不同性能的固化产品，可以根据不同的要求进行选择。
二、反应机理：1.加氮型反应机理：加氮型环氧树脂固化剂通常是一种含有活性氢原子的化合物，环氧树脂中的环氧基通过与固化剂中的活性氢原子发生加成反应，形成醚键。
同时，固化剂中的活性氢原子与环氧树脂中的环氧基发生环氧-胺开环反应，形成胺基。
这两个反应同时进行，从而导致环氧树脂的固化。
2.加硫型反应机理：加硫型环氧树脂固化剂一般是含有硫原子的化合物。
固化剂中的硫原子与环氧树脂中的环氧基发生亲核加成反应，形成硫-氧键。
同时，生成的硫-氧键会进一步反应形成硫-硫键，形成三维网状结构，从而导致环氧树脂的固化。
总之，环氧树脂固化剂是一类能够高效引发环氧树脂的固化反应的化合物。
根据不同的特点和反应机理，可以选择不同类型的固化剂，实现对环氧树脂的选择性固化，形成具有不同性能的固化材料。
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3.8 环氧树脂通过逐步聚合反应的固化环氧树脂的固化剂，大致分为两类：（1）反应型固化剂可与EP分子进行加成，并通过逐步聚合反应的历程使它交联成体型网状结构。
特征：一般都含有活泼氢原子，在反应过程中伴有氢原子的转移。
如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚等。
（2）催化型固化剂可引发树脂中的环氧基按阳离子或阴离子聚合的历程进行固化反应。
如叔胺、咪唑、三氟化硼络合物等。
3.8.1 脂肪族多元胺1、反应机理催化剂（或促进剂）：质子给予体促进顺序：酸≥酚≥水＞醇（催化效应近似正比于酸度）如被酸促进（先形成氢键）形成三分子过渡状态（慢）2、常用固化剂四乙烯五胺多乙烯多胺试比较它们的活性、粘度、挥发性与固化物韧性的相对大小？脂肪胺类固化剂的特点（1）活性高，可室温固化。
（2）反应剧烈放热，适用期短；（3）一般需后固化。
室温固化7d左右，再经2h/80~100℃后固化，性能更好；（4）固化物的热变形温度较低，一般为80~90 ℃；（5）固化物脆性较大；（6）挥发性和毒性较大。
课前回顾1、海因环氧树脂的结构式与主要性能特点？2、二氧化双环戊二烯基醚环氧树脂的特点？3、TDE-85环氧树脂的结构式与性能特点？4、脂肪族环氧树脂的特点及用途？5. 有机硅环氧树脂的特点？6、环氧树脂的固化剂可分为哪两类，分别按什么反应历程进行固化?特点是什么？两类固化剂的代表有哪些？7、脂肪族多元胺固化剂的催化剂有哪些？活性顺序是怎样的？8、常用的脂肪族多元胺有哪些？多乙烯多胺的结构通式？它们的活性与挥发性相对大小顺序？9、脂肪族多元胺类环氧固化剂的主要特点有哪些？3、化学计量胺的用量（phr）= 胺当量×环氧值胺当量= 胺的相对分子量÷胺中活泼氢的个数phr意义：每100份树脂所需固化剂的质量份数。
例题：分别用二乙烯三胺和四乙烯五胺固化E-44环氧树脂，试计算固化剂的用量（phr值）。
若E-44用10%的丙酮或者669（环氧值为0.75）稀释后（质量比为100:10），又如何计算? 胺当量（DETA）=103/5=20.6胺当量（TEPA）=189/7=27（1）未稀释，环氧值=0.44Phr（DETA）=0.44×20.6=9.1Phr（TEPA）=0.44×27=11.9（2）用丙酮稀释，环氧值=0.44×100/110=0.4Phr（DETA）=0.4×20.6=8.2Phr（TEPA）=0.4×27=10.8用669稀释，环氧值=0.44×100/110+0.75×10/110=0.468Phr（DETA）=0.468×20.6=9.6Phr（TEPA）=0.468×27=12.63.8.2 芳香族多元胺’二胺基二苯基甲烷（DDM）二胺基二苯砜（DDS）芳族多元胺固化剂的特点优点：固化物耐热性、耐化学性、机械强度均比脂肪族多元胺好。
（分子中含一个或多个苯环）缺点：（1）活性低，大多需加热后固化。
原因：与脂肪族多元胺相比，氮原子上电子云密度降低，使得碱性减弱，同时还有苯环的位阻效应；（2）大多为固体，其熔点较高，工艺性较差。
芳香胺的液化（1）低共熔点混合法。
这是最简单的改性方法。
将两种或两种以上不同熔点的芳香胺按一定比例加热混熔成低共熔点混合物或液体。
通常将60~75%（质量分数）MPD与40~25%的DDM混合熔融，混合物在常温下为液体；（2）芳族多元胺与单缩水甘油醚反应生成液态加成物。
如590固化剂，MPD+苯基缩水甘油醚，反应得到棕黑色粘稠液体。
间苯二胺（MPD）性态：无色或淡黄色结晶，熔点63℃，空气中放置容易氧化成黑色；特点：（1）适用期较脂肪族胺要长。
2.5h/50g(50℃);（2）固化物耐热性较好。
HDT可达150℃（2h/80 ℃+2h/150 ℃）（3）一般不直接使用，作为改性胺的原料。
二氨基二苯甲烷（DDM）性态：白色结晶，熔点89 ℃，在日光下长时间暴露也会变成黑色；特点：（1）反应活性比MPD 低；（2）热稳定性好，固化物即使在高温下也保持良好的力学性能与电性能；（3）主要用于浇铸、层压配方中。
二氨基二苯基砜（DDS）性态：浅黄色粉末，熔点178 ℃，暴露于空气或见光会氧化变成淡红色；特点：（1）活性在芳香胺中最低。
（砜基的吸电子效应）无促进剂，最终固化温度高达175~200 ℃；（2）固化物高耐热，在所有胺类固化剂中HDT最高。
如固化E型环氧的HDT可达193 ℃；（3）适用于耐热胶粘剂及耐热层压材料。
间苯二甲二胺（mXDA）性态：无色至黄色透明液体，凝固点12℃；特点：（1）活性在芳香族胺中最高。
（苯环侧链上有脂肪族伯胺氢原子，活性同脂肪族多元胺，室温固化）（2）固化物耐热性介于脂肪族胺与芳香族胺之间；（3）蒸汽压低，毒性较大。
（4）易吸收空气中的CO2形成氨基甲酸盐，固化时受热分解产生CO2 ，使制品起泡而影响性能。
改性多元胺的制备方法（1）环氧化合物加成多胺由单或双环氧化合物与过量多元胺反应制得。
反应式如下：由于加成物的分子量变大，沸点与粘度增加，因此挥发性与毒性减弱；同时改善了原有脂肪胺固化物的脆性。
（代表产品，593固化剂：DETA+660）（2）迈克尔加成多元胺由丙烯腈与多元胺进行加成反应制得。
胺的活泼氢对α、β不饱和键能迅速起加成反应，该反应称为迈克尔反应（Michacl reaction）,特别是丙烯腈的加成反应生成腈乙基化物在降低反应活性，改善与EP的相容性方面特别有效。
典型反应如下：（3）曼尼斯加成多元胺由多元胺和甲醛、苯酚的缩合反应制得。
曼尼斯反应（Mannich reaction）为多元胺、甲醛、苯酚的三分子缩合反应。
典型反应如下：特点：产物能在低温、潮湿、水下施工固化EP。
典型产品：T-31，最简单是由二乙烯三胺+甲醛+苯酚适宜在土木工程中应用，用于混凝土石料、钢材、瓷砖等材料之间的粘接、嵌缝，建筑物、桥梁、隧道、公路的快速修复与加固。
（4）硫脲-多元胺缩合物由多元胺和硫脲反应制得，为低温固化剂。
硫脲和脂肪族多元胺在加热到100℃以上，进行缩合反应放出氨气，生成缩合物：特点：能在极低的温度下（0℃以下）固化EP。
课前回顾1、芳香胺类固化剂的主要优点与缺点？2、芳香胺的液化方法有哪些？3、芳香胺活性低的原因？4、DDM的结构式与特点？5、DDS的结构式与特点？6、mXDA 的结构式与特点？7、能降低胺类固化剂活性的改性方法有哪些，反应原理是怎样的？8、能提高胺类固化剂活性的改性方法有哪些，反应原理？9、590、593与T-31固化剂的合成原理？3.8.3 聚酰胺9,11-亚油酸与9,12-亚油酸二聚反应然后与2分子DETA进行酰胺化反应聚酰胺固化剂的特点（1）挥发性和毒性很小；（2）与EP相容性良好；（3）化学计量要求不严，用量可在40~100phr间变化；（4）对固化物有很好的增韧效果；（5）放热效应低，适用期较长。
缺点：固化物的耐热性较低，HDT为60℃左右。
3.8.4 多元硫醇类似羟基，巯基基团（-SH）也可与环氧基反应，生成含仲羟基和硫醚键的产物。
聚硫醇化合物（如液体聚硫橡胶）就是典型的多元硫醇，在单独使用时活性很低，在室温下反应极其缓慢，几乎不能进行；在有适当催化剂作用下，固化反应以数倍多元胺的速度进行，这个特点在低温固化时更明显。
DMP-30用量对多元硫醇/EP凝胶时间的影响3.8.5 酸酐类固化剂多元酸：也可固化EP，但反应速度很慢，由于不能生成高交联度高产物，因此不能作为固化剂之用。
多元羧酸酐特点：（1）低挥发性、毒性小，对皮肤基本没有刺激性；（2）固化反应缓慢，放热量小，适用期长；（3）固化产物收缩率低、耐热性高；（4）固化产物的机械强度高、电性能优良。
缺点：需加热固化，固化周期较长。
作为EP常用固化剂，其重要性仅次于多元胺类固化剂。
1、反应机理生成含酯链的羧酸生成带羟基的二酯环氧基与新生成或已存在羟基发生醚化反应可被路易士碱（如叔胺）促进生成羧酸盐阴离子生成氧阴离子氧阴离子与酸酐反应生成酯化结构也可被路易士酸（如三氟化硼）促进生成酯化结构催化剂直接影响两个竞争反应，即酯化反应与醚化反应。
故有无催化剂，酸酐固化EP的性能有差异，添加催化剂的性能要好。
主要品种活性顺序：顺酐＞苯酐＞四氢苯酐＞甲基四氢苯酐MA＞PA＞THPA＞MeTHPAHHPA＞MeHHPA酸酐分子结构中若有负电性取代基，则反应活性增强。
酐：氯桥酸酐（CA）均苯四甲酸二酐与二元醇反应生成熔点：286℃酸性酯酐课前回顾1、聚酰胺固化剂的合成原理与性能特点？2、多元硫醇固化剂有何特点？3、酸酐类固化剂固化EP的主要特点？4、酸酐固化EP的反应机理（有无促进剂的区别）？5、常用酸酐类固化剂有哪些，性状与活性如何？6、影响酸酐类固化剂活性的因素？7、均苯四甲酸二酐的性状与使用方法？氯茵酸酐（HET）又称氯桥酸酐（CA），全称：六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸酐。
分子量370.9，白色晶粉末，熔点231～235 ℃。
溶于丙酮、苯，微溶于正已烷、四氯化碳。
在水中水解为氯桥酸。
用作环氧树脂的固化剂，参考用量100～110phr。
固化条件：l00 ℃／2h十160℃／4h 或120℃／2h十180℃／2h或100℃／1h十160 ℃／4h十200 ℃／1h。
固化物具有优良的阻燃性、电性能和机械性能。
热变形温度181℃。
常用的促进剂品种苄基二甲胺2－乙基－4－甲基咪唑2-甲基咪唑DMP-10二甲胺基甲酚DMP-20化学计量酸酐的用量（phr）= 酸酐当量×环氧值×C酸酐当量= 酸酐的相对分子量÷酸酐个数一般酸酐：C = 0.85含卤素酸酐：C = 0.60叔胺促进：C = 1.0例题：用甲基四氢邻苯二甲酸酐（分子量为166）作为固化剂固化环氧树脂：（1）E-51环氧中添加10%的TDE-85环氧树脂（E-51与TDE-85的质量比为10：1），用叔胺DMP-30作催化剂；（TDE-85的环氧值为0.85）（2）E-51环氧中添加20%的TDE-85环氧树脂（E-51与TDE-85的质量比为5：1），不加任何催化剂。
计算上述二种树脂体系所需固化剂的phr值（结果保留一位小数）。
酸酐当量＝166/1＝166（1）环氧值＝0.51×10/11＋0.85×1/11＝0.54phr＝166×0.54×1＝89.6（2）环氧值＝0.51×5/6＋0.85×1/6＝0.57phr＝166×0.57×0.85＝80.43.9 环氧树脂通过离子型聚合反应的固化催化性固化剂：仅仅起固化反应的催化作用，该类物质主要是引发树脂分子中环氧基的开环聚合反应，从而交联成体型结构的高聚物，本身并不参与到交联网络中去。