Технология термического катионного отверждения для циклоалифатических эпоксидных смол

Катионная полимеризация относится к общему термину для реакций полимеризации, инициированных катионов, которые имеют преимущества быстрой скорости отверждения, высокой эффективности и низкого энергопотребления и представляют собой зеленый и экологически чистый метод отверждения, который широко используется в покрытиях, чернилах, клеях, электронной упаковке и других областях.

Циклоалифатические эпоксидные смолы очень легко подвергаются катионной полимеризации из-за их особой химической структуры по сравнению с обычной эпоксидной смолой бисфенола А. Механизм реакции заключается в следующем:

Механизм катионной полимеризации циклоалифатической эпоксидной смолы

Процесс реакцииКатионная эпоксидная смолаПолимеризация главным образом разделена в 3 этапа: цепное начало, цепной рост, и цепное прекращение. Вот пример механизма катионной полимеризацииЦиклоалифатическая смолаИспользование соли дифенилиодония в качестве инициатора:

Инициатор разлагается в условиях облучения или нагрева с образованием катионов, свободных радикалов и пар свободных радикалов-катионов. Среди них катионы и свободные радикалы-катионные пары реагируют с мономерами или растворителями в реакционной смеси с образованием протоновых кислот. Протонная кислота инициирует катионную полимеризацию с раскрытием кольца мономеров эпоксида. Конкретный процесс показан на следующем рисунке:

Термическое инициирование катионной полимеризации в циклоалифатической эпоксидной смоле

Катионная полимеризация может быть инициирована либо светом, либо теплом. За исключением различных условий инициирования, различия в выборе инициатора и механизме реакции между этими двумя методами инициирования в основном одинаковы. Здесь мы обсуждаем термическое инициирование катионной полимеризации. Термическое инициирование катионной полимеризации не ограничивается источником света, избегая ограничений с точки зрения размера образца, толщины, формы, и широко используется в клеях, электронной упаковке и других областях.

Система термического инициирования катионной полимеризации в основном состоит из мономеров, инициаторов и условий инициирования (источников тепла). В этой системе циклоалифатические эпоксидные смолы в основном могут быть выбраны в виде мономеров. Кроме того, тип, количество и изменение инициаторов и условий инициирования будут влиять на скорость полимеризации. Как правило, количество добавления инициатора составляет 0,1-2 мас. %, и в этом диапазоне, по мере увеличения количества добавления инициатора, скорость реакции увеличивается. Однако, если количество инициатора слишком велико, не только не будет значительного улучшения скорости реакции, но это также повлияет на характеристики отверждаемого продукта, такие как пожелтение, деформация и хрупкость. Повышение температуры реакции ускорит скорость отверждения, и чем дольше время нагрева, тем более полное отверждение.

Термическая катионная леча экспериментальная система циклоалифатической эпоксидной смолы

В этом выпуске проводятся эксперименты по оценке корреляционных характеристик типичного репрезентативного продукта TTA21 компании Jiangsu Tetra и термоактивированного катионного инициатора и сравниваются с системой отверждения ангидрида и эпоксидной системой бисфенола А. Выбранный ангидрид представляет собой метилгексагидрофталевый ангидрид (MHHPA), а выбранная эпоксидная смола бисфенола А представляет собой смолу EP128.

Рисунок 1. Сравнение кривых тепловыделения DSC термической катионной/ангидридной системы TTA21

На рисунке 1 мы видим, что реакционная теплота термического катионного отверждения TTA21 концентрирована, а начальная температура и пиковая температура выделения тепла низкие, что указывает на то, что термическое катионное отверждения TTA21 имеет более высокую реакционную активность, чем отверждения ангидрида, И может завершить реакцию отверждения при более низкой температуре и в более короткие сроки.

Рисунок 2. Сравнение кривых тепловыделения ДСК ТТA21 /EP128 термическое катионное отверждение

Из рисунка 2 видно, что TTA21 намного выше, чем EP128, с точки зрения активности термической катионной реакции, что указывает на то, что циклоалифатическая эпоксидная смола больше подходит для термического катионного отверждения, в то время как активность термической катионной реакции эпоксидной смолы бисфенола А низкая и из-за ее высокой вязкости, Он не подходит для термического катионного отверждения в реальных производственных приложениях.

В следующей таблице 1 приведены основные данные о производительности TTA21 и EP128 при термическом катионном отверждении. Это показывает, что TTA21 подходит для термического катионного отверждения, в то время как EP128 не подходит для термического катионного отверждения.

Таблица 1. Сравнение основных эксплуатационных данных ТТА21 и ЭП128 при термическом катионном отверждения

Основной состав формулы теста: эпоксидная смола/термальный катионный инициатор = 100/0, 5

Таким образом, циклоалифатическая эпоксидная смола TTA21 (3 4 эпоксициклогексилметил 3 4 эпоксициклогексанкарбоксилатCas 2386-87-0) подходит для термического катионного отверждения благодаря своей особой химической структуре, высокой реакционной активности, быстрой скорости отверждения, высокой адгезионной прочности и отличной эффективности отверждения.