1.4.1. Катализаторы отверждения и отвердители
Отверждение эпоксисмол по механизму полиприсоединения производится первичными и вторичными ди- и полиаминами (алифатическими и ароматическими), многоосновными кислотами и их ангидридами, фенолформальдегидными смолами новолачного и резольного типа.
1. Первичные алифатические амины (активные группы -NH2, H2N-RNH-). Это алифатические диамины H2N-R-NH2, в частности этилендиамин, гексаметилендиамин, триметилгексаметилендиамин; линейные и разветвленные алифатические полиамины, в частности, диэтилентриамин (ДЭТА) – H2N(CH2)2NH(CH2)NH2, триэтилентетрамин (ТЭТА) - H2N[(CH2)2NH]2(CH2)2NH2, полиэтиленполиамин (ПЭПА) - H2N(CH2)nNH(CH2)nNH2. Эти отвердители – первые из промышленно освоенных и широко применяемых в практике до настоящего времени. Будучи низковязкими жидкостями, хорошо совмещаются с эпоксидными смолами, применяются для холодного отверждения. Недостатки первичных алифатических аминов – токсичность, летучесть.
2. Ароматические ди- и полиамины менее реакционноспособны, ввиду малой подвижности фенильных звеньев. Это ди- и полиамины фенила:
и его производных (мета-фенилендиамин и другие) (где R = -CH3, OCH3); ди- и полиамины дифенила и его производных:
(где R1 = -, -CH2, -SO2, -SO, -S, -O; R2 = -CH3, -Br, -Cl, -OCH3),
и диамин пиридина:
.
В основном это – твердые, реже – жидкие высоковязкие жидкости. Полимеры с их участием более теплостойки (150-200 ºС), более химстойки, чем отвержденные алифатическими аминами. Отверждение ароматическими аминами проводят при высоких температурах.
3. Амиды и другие азотсодержащие соединения.
Простые амиды:
,
Амидополиамины и полиамидоолигоамиды (продукты взаимодействия алифатических аминов с карбоновыми или жирными кислотам – полиамидные смолы Л-18, Л-19, Л-20, «Версамиды»). Эта группа отвердителей, в основном, малореакционноспособна и отверждает эпоксидные смолы при повышенных температурах. Отвержденные ими эпоксидные полимеры имеют высокую ударную прочность, эластичность, водостойкость, но пониженную теплостойкость и прочность. Клеи, защитные покрытия – область их применения.
Дициандиамид H2N-C(NH)-NHC=N (ДЦДА) – твердый порошок. Взаимодействует с эпоксидными и гидроксильными группами всеми четырьмя азотсодержащими группами. Латентный отвердитель, отверждает эпоксидные смолы при 145-165 ºС. Придает полимерам высокую прочность, адгезию, термостабильность.
Другие азотсодержащие соединения применяются для отверждения эпоксидных смол реже. Это – мочевина и мочевино-формальдегидные смолы, акриламиды, имидазолы, гидразиды, гуанидины, сульфамиды.
4. Ди- и полиизоцианаты (активная группа – N=C=O) –
и другие, в частности, толуилендиизоцианат ТДИ. Отличаются высокой реакционной способностью как «на холоду», так и при высоких температурах. Лучше использовать с высокомолекулярными смолами. Эпоксиизоцианатные полимеры в покрытиях имеют высокую адгезию, эластичность, ударопрочность.
5. Ангидриды карбоновых кислот.
Наиболее известны ароматические ангидриды (фталевые) – фталевый (ФА), тетрафталевый, изометилтетрагидрофталевый (изо-МТГФА), гексагидрофталевый, метилтетрагидрофталевый ангидрид:
(ФА),
(метилтетрагидрофталевый);
В целом ангидриды широко применяются для отверждения эпоксидных смол, обеспечивают низкую вязкость, высокую жизнеспособность. Часто применяют с ускорителями (третичными аминами). Эпоксиангидридные полимеры имеют более высокую теплостойкость, прочность и диэлектрические свойства, чем эпоксиаминные, особенно при повышенных температурах. [3]