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胶粘剂领域:硫醇固化剂合成和应用(二)

   2021-07-19 1530
核心提示:从β-巯基丙酸和季戊四醇出发,经酯化和环氧扩链反应制备了硫醇固化剂,总产率可达95%以上。该硫醇固化剂的性能完全可以代替进口

从β-巯基丙酸和季戊四醇出发,经酯化和环氧扩链反应制备了硫醇固化剂,总产率可达95%以上。该硫醇固化剂的性能完全可以代替进口产品,某些性能如固化速度、黏度、树脂相容性还超过进口产品,有望在胶粘剂领域获得广泛应用。

三、结果与讨论

1、酯化反应

β-巯基丙酸与季戊四醇反应,由于季戊四醇是固体,因此需加入惰性溶剂作为反应介质,而甲苯是常用的溶剂;另外在酯化过程中,理论上任何无机强酸都可作为催化剂,但无机酸不易溶于甲苯中,且酸性过强容易造成氧化致使产品颜色加深,因此选用了对甲苯磺酸作为催化剂。实验证明,岁甲苯磺酸可使产率提高同时颜色不加深,制得的季戊四醇四巯基丙酸酯是无色透明液体,巯基含量为:8.16mmol/g;理论含量:8.20mmol/g,证明产物纯度很高。

2、扩链反应

单纯从固化讲,A(SH)4再配以少量叔胺即可作为固化剂使用,但在实际应用中还有很多不便之处:一是分子小,气味大;二是黏度太小,作修补胶时容易流淌到不必要的部位;三是与树脂的比例不恰当(用量占E-5l的62%),与树脂混配前不易称量,使用不便。因此将A(SH)4与少量的环氧树脂反应,可以得到更为优异的固化剂,其优点是:分子质量扩大,气味减小,黏度适中,不过分流淌;通过调整,固化剂/环氧树脂可以达到1:1的比例,使用方便。另外,扩链还可以增加固化剂与环氧树脂的相容性,使二者更易混合;扩链还可以增加单体分子的巯基数目,使交联密度更大。

在不加碱性催化剂的情况下,环氧基团与硫醇的开环反应需加热才能进行,其优点是反应均匀。如果加入了叔胺类催化剂,则短时间内快速反应,造成局部反应不均,放热太大,难以控制,因此本反应采用无催化剂的加热反应。后制得的产物外观无色透明,无机械杂质,黏度(7000mPa?s)比树脂略小,气味很小。巯基含量:5.1mmol/g(0.51mol/100g),与环氧树脂E-51可等质量混合固化。

3、固化效果

以B为固化剂配制胶粘剂,各成分在混合前先冷却到相应的温度(0℃,5℃,10℃),然后在30s内迅速混合均匀,凝胶时间按文献测定。可见在同样温度下,固化速度Ⅲ>Ⅱ>I,证咀叔胺的催化活性大小为:DBU>DMP-30>苄基二甲胺,三者均可在低于5℃条件下固化。特别提出:DBU由于碱性较强(水溶液下pH=12),因此催化能力很高。事实上如果在室温(20~25℃)下,将配方Ⅲ快速混合时,混合尚未均匀已发生剧烈放热反应。因此在常温下无法使用,只能在0℃以下使用。(文章来源本站)

 









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