聚酰胺固化剂的主要应用

背景及概述^[1-2]

聚酰胺简称PA，俗称尼龙。具有许多重复酰胺基团的树脂性物质的总称。包括脂肪族聚酰胺、脂肪族-芳香族聚酰胺及芳香族聚酰胺。主要由二元酸与二元胺，或由氨基酸经缩聚而成。通常是白色至淡黄色的不透明固体物。熔点180～280℃，相对密度1.05～1.15。不溶于乙醇、丙酮、醋酸乙酯和烃类普通溶剂，但溶于酚类、硫酸、甲酸、醋酸和某些无机盐溶液。强度高。熔点高。结晶性大。耐油脂、矿物油和水，但在高温和压力下会导致水解。机械性能优异，耐燃、耐磨和润滑性良好。但吸水性较大、尺寸稳定性差，电性能一般。主要用于制合成纤维、增强塑料等。固化剂的种类繁多，由于其对树脂固化物性质的影响很大，需要根据用途对树脂固化物性能的要求来加以选择。在众多固化剂中，用量的是酰胺类和胺类。酰胺类主要用于加热固化的场合，常温固化的涂料和胶粘剂多使用胺类固化剂。在胺类固化剂中，二聚脂肪酸聚酰胺以其低毒、施工性好、漆膜附着力强、弹性好和耐水耐候好而广泛用于海轮、舰艇、采油平台、输油管道、石化装置、机械、电机、汽车、建筑等方面。因为除聚酞胺外任何其他固化剂都难以克服环氧树脂脆性大的缺点。

相关研究^[3]

市场上常见的聚酰胺固化剂是由二聚、三聚植物油酸或不饱和脂肪酸与多元胺酞胺化反应制得。可使固化产物具有较高的弹性和粘接力及耐水性等，但缺点是耐热性比较低，热变形温度仅50℃左右，耐汽油、烃类溶剂性差。采用部分国产多元胺替代进口多元胺研制出新型低粘度、低分子质量聚酰胺系列固化剂。通过热失重(Tg)、FT-IR及力学性能等分析方法研究其与环氧树脂E-51固化体系的性能。结果表明该类聚酰胺固化剂具有较普通聚酰胺固化剂粘度低、粘接强度大、韧性大及耐热性好等优点。通过非等温DSC法及拉伸性能测试研究了4，4’一二氨基二苯基甲烷(DDM)用量对环氧树脂/聚酰胺651体系的固化反应的影响，计算了固化反应的表观活化能和反应级数，确定了其胶粘剂体系的固化工艺参数。结果表明，胶粘剂中DDM的质量分数达到14%(以环氧树脂质量为基准)时，固化反应放热量达到值。固化体系的活化能为53.654kJ/mol，反应级数为0.895。起始固化温度为40℃，峰值温度为85℃，终止温度为120℃，体系的拉伸强度提高了约50%。

应用^[4-5]

聚酰胺固化剂以其低毒、施工性好、漆膜附着力强、弹性好和耐水耐候好而广泛用于海轮、舰艇、采油平台、输油管道、石化装置、机械、电机、汽车、建筑等方面。其应用举例如下：

1）制备一种含缺陷管道修补的复合材料。它包括占45-55%的环氧树脂、占5-15%的改性脂肪族胺固化剂、占2.5-25%的低分子聚酰胺固化剂、占1-2%的2，4，6-三苯酚促进剂、占0.5-3.5%的咪唑促进剂、占0-8%的环氧类活性稀释剂、占0-1.5%的偶联剂、占0-5%的增韧剂、占0-1%的颜料的树脂体系和占45-55%的环氧树脂、占2.5-15%的改性脂肪族胺固化剂、占2.5-30%的低分子聚酰胺固化剂、占0.5-2.5%的2，4，6-三苯酚促进剂、占0.5-3.5%的咪唑促进剂、占0-7.5%的环氧类活性稀释剂、占0-1%的偶联剂、占10%的玻璃微珠和氧化铝混合物的补强腻子体系。

2）制备用于连接电缆的低压母线合成树脂组合物，其由环氧树脂、聚酰胺固化剂、改性胺固化剂、ST型聚硫橡胶和石英砂组成；环氧树脂在组合物中的重量百分比为35%-40%；聚酰胺固化剂在组合物中的重量百分比为5-8%；改性胺固化剂在组合物中的重量百分比为4-8%；ST型聚硫橡胶在组合物中的重量百分比为1-3%；石英砂粒径为10-150目，其中10-50目石英砂在组合物中的重量百分比为15-20%，50-80目石英砂在组合物中的重量百分比为6-10%，80-150目石英砂在组合物中的重量百分比为25-30%。该组合物可现场浇注于连接电缆处的母线的铜导体外，固化形成的绝缘层抗冲击性和抗剥离性好。

制备^[6]

一种桐油基阻燃型聚酰胺固化剂的制备方法，由以下步骤制得：将桐酸甲酯和丙烯酸甲酯按照摩尔比1：1.1加入至反应容器中，再加入上述反应物总质量0.05％-0.25％的阻聚剂，升温至170℃-190℃，反应2h-4h，待反应完成后，将温度升到235℃-245℃减压抽取未反应的酮酸甲酯和丙烯酸甲酯，待抽取完全后，将温度升到250℃减压抽取产物即为中间产物A，然后按中间产物A与阻燃中间体DOPO摩尔比1：0.5-1.0的比例加入阻燃中间体DOPO，升温至150℃-160℃并持续反应6-7h，得到阻燃型中间产物B；然后将多元胺加入到反应容器中，加热至135℃-145℃，然后将阻燃型中间产物B逐滴滴加到多元胺中，阻燃中间产物B和多元胺的摩尔比为1：2～2.1，然后在145℃-155℃下回流反应1.5h-2.5h，再升温至210℃-220℃进行酰胺化反应并保温2.0-3.0h，减压蒸馏除去水分和多余的游离胺，即得到桐油基阻燃型聚酰胺固化剂。

主要参考资料

[1] 简明精细化工大辞典

[2] 我国聚酸胺固化剂的现状与展望

[3] 环氧树脂及聚酰胺固化剂的研究

[4] CN200910084538.4含缺陷管道修补的复合材料

[5] CN201110418777.6用于连接电缆的低压母线合成树脂组合物

[6] CN201610514799.5一种桐油基阻燃型聚酰胺固化剂及其制备方法