鐘文斌
黃啟谷 鄒愛蘭 王霞瑜
（湘潭大學，湖南省湘潭市411105）
摘要
采用乙二胺與丙烯酸甲酯在乙醇中反應合成了一種具有潛伏性的環氧樹脂固化劑。利用紅外光譜和元素分析確定產物的化學結構，熱失重分析結果表明產物基本達到了作為潛伏性固化劑的要求。
關鍵詞 環氧樹脂 潛伏性固化劑 合成
1 前言
環氧樹脂為涂料、膠粘劑、電氣絕緣材料以及復合材料中重要的樹脂基體。單組分環氧樹脂膠粘劑現已應用于許多工業部門。常見的單組分環氧樹脂膠粘劑的固化劑有咪唑和咪唑鹽、雙氰胺、有機酸酞肼、三氟化硼絡合物等[1--3]，其中以雙氰胺應用最為廣泛。在環氧樹脂固化劑中，胺類固化劑種類最多，已有大量研究工作用化學或物理方法對胺類固化劑進行改性。常用的改性方法有酚醛改性與聚酰胺改性[4]。本文從新的角度對胺類固化劑進行改性，以期研制出綜合性能好的潛伏性固化劑。
2 實驗部分
2．1 主要試劑和儀器
乙二胺：分析純，長沙化學試劑廠；丙烯酸甲酯：化學純，上海試劑一廠；無水乙醇：化學純，湖南師大化學試劑廠；石油醚：分析純，湖南師大化學試劑廠。
Perkin— Elmer FTIR— 1700型紅外光譜（IR）儀；Shimadzu—TG一40熱失重分析儀。
2．2 制備方法
（1）丙烯酸甲酯的純化 先用質量分數為5％的氫氧化鈉溶液洗滌2次，除去其中的阻聚劑，然后用蒸餾水洗滌2次，用無水氯化鈣干燥，蒸餾收集80℃左右的餾分。
（2）乙二胺的純化 用氫氧化鈉和氯化鈣干燥乙二胺12 h，蒸餾收集116～117℃的餾分。
（3）固化劑的合成
在裝有攪拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和溫度計的 500
ml三口瓶中，溶解1 mol乙二胺于150 ml乙醇中，在攪拌下分次滴加2.2
ml新蒸餾的丙烯酸甲酯，在適宜溫度下反應5 h，放置1 d后，減壓蒸餾除去乙醇，將所得產物用石油醚分離純化，即得到改性固化劑。
3 結果與討論
3．1 合成溫度的選擇
伯胺與烯烴的加成反應為放熱反應，通常此類反應的溫度為刀30℃[5]。本試驗分別在30、40、45。50
60℃等不同溫度下做合成試驗，發現溫度太低，反應速度慢，反應不完全；溫度太高，反應放出大量的熱量，使乙二胺容易揮發亦使部分仲肢的氫原子參加了反應。反應溫度以40～50℃為宜。
3．2反應物配比的選擇
為將伯胺較好地掩蔽起來，使合成出的固化劑有較好的潛伏性，需選擇適當的原料配比。乙二胺與丙烯酸甲酯質量比分別取為1：1.1,1.1：2,2：1.1,1：2.2進行合成，發現前3種配比的產物有明顯的胺味。通過環氧／固化劑體系的固化反應以及結構分析，配比為1：2．2時合成的固化劑較為理想。
3．3 產物的結構表征
圖1為反應物質量比為1：2.2時產物的紅外光譜圖。 3 500～3
300 cm(-1 super)間為伯胺和仲胺的特征吸收峰，由圖1可見，在此區間圖上只有1個吸收峰，說明產物為仲胺，基本上不含伯胺氫。1745～1735cm(-1
super)問為飽和酯的吸收峰，由圖 1可知：產物不含烯鍵酯的特征雙鍵峰，說明產物為含仲膠的飽和酯。元素分析結果為：C
51．40％，H 8．99％，N 12．01％，O 27．60％，化合物的理論值為C51.72％，H8．62％，N12.07％，O
27． 5％，和實驗值基本吻合.
由圖2可見，產物在160℃以前有少量失重，可能屬于溶劑的揮發，160℃為熱分解溫度，應屬于胺與丙酸酯之間鍵的斷裂。
3．4 早固化試驗的初步結果
用此固化劑與環氧樹脂配制的膠粘劑，粘度可在300 mPa·s以下，有2周以上的貯存期，在120℃預固化3
h，再在150℃左右固化2h，即可固化完全。
4 結論
（1）通過乙二胺與丙烯酸酯的加成反應，使伯胺掩蔽起來，制備一種新的潛伏性固化劑，確定了反應的適宜配比及反應溫度。
(2）該固化劑與環氧樹脂配制成的膠粘劑，粘度低，室溫下有一定的貯存期。在中高溫固化時，由于分解出的丙烯酸甲酯可原位聚合并與環氧樹脂形成半互穿網絡，因而有望提高環氧樹脂的韌性。進一步的研究正在進行中。