環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑如何通過其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善環(huán)氧體系的流變性能和施工便利性

各位朋友，各位同仁，大家好！

今天，我非常榮幸能站在這里，和大家聊聊一個(gè)既熟悉又充滿挑戰(zhàn)的話題：環(huán)氧雙氰胺固化體系的流變優(yōu)化及其施工便利性提升。咱們都知道，環(huán)氧樹脂應(yīng)用廣泛，從高性能涂料到結(jié)構(gòu)膠黏劑，哪里都有它的身影。而雙氰胺（Dicyandiamide，DICY）作為一種常用的潛伏性固化劑，以其優(yōu)異的耐熱性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性而備受青睞。但同時(shí)，傳統(tǒng)的DICY固化體系也存在著一些“小脾氣”，比如反應(yīng)活性相對(duì)較低，需要高溫才能“起舞”，固化后的脆性也比較大，加工性能略顯“傲嬌”。

別擔(dān)心！作為化工界的“Tony老師”，我們可不是束手就擒的主兒。通過對(duì)DICY促進(jìn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，我們就能夠有效地馴服這些“小脾氣”，讓環(huán)氧體系變得更加“溫順”、更加“好用”，從而提高其流變性能和施工便利性。

一、 DICY固化體系：愛恨交織的“老朋友”

首先，讓我們來簡(jiǎn)單回顧一下DICY固化體系的基本原理。DICY分子中含有多個(gè)氮原子，這些氮原子在高溫下會(huì)與環(huán)氧基發(fā)生親核加成反應(yīng)，從而使環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

DICY的優(yōu)點(diǎn)顯而易見：

• 潛伏性好： 在常溫下，DICY的反應(yīng)活性很低，可以與環(huán)氧樹脂長(zhǎng)期共存，保證了體系的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，就像一位沉睡的“勇士”，隨時(shí)等待著“號(hào)角”的吹響。
• 耐熱性優(yōu)異： DICY固化后的環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的耐熱性和耐化學(xué)性，即使在高溫環(huán)境下也能保持其力學(xué)性能，仿佛一位身經(jīng)百戰(zhàn)的“將軍”，無懼嚴(yán)酷的考驗(yàn)。
• 成本較低： DICY的合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格也比較親民，使得其在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，是一位物美價(jià)廉的“好幫手”。

然而，DICY也并非完美無瑕，它的一些缺點(diǎn)也讓我們頗為頭疼：

• 反應(yīng)活性低： DICY需要較高的固化溫度才能引發(fā)反應(yīng)，這不僅增加了能源消耗，也限制了其在一些熱敏性材料上的應(yīng)用，像一位“慢熱型選手”，需要足夠的時(shí)間才能進(jìn)入狀態(tài)。
• 固化時(shí)間長(zhǎng)： 由于反應(yīng)活性較低，DICY固化體系的固化時(shí)間通常較長(zhǎng)，影響了生產(chǎn)效率，就像一位“慢性子”，做事總是慢條斯理。
• 固化物脆性大： 純DICY固化后的環(huán)氧樹脂通常比較脆，抗沖擊性能較差，這限制了其在一些需要高韌性場(chǎng)合的應(yīng)用，像一位“玻璃人”，容易受到傷害。

二、 促進(jìn)劑：激活DICY的“能量棒”

為了克服DICY的缺點(diǎn)，我們通常會(huì)加入促進(jìn)劑來提高其反應(yīng)活性，縮短固化時(shí)間，改善固化物的性能。促進(jìn)劑就像是DICY的“能量棒”，能夠激發(fā)它的“戰(zhàn)斗力”，讓它更快、更好地完成固化任務(wù)。

常見的DICY促進(jìn)劑主要有以下幾類：

• 胺類促進(jìn)劑： 例如叔胺、咪唑類化合物等，它們可以通過與環(huán)氧基反應(yīng)，生成具有更高反應(yīng)活性的中間體，從而加速固化反應(yīng)。胺類促進(jìn)劑就像一位“催化劑”，能夠加速反應(yīng)的進(jìn)程。
• 有機(jī)酸類促進(jìn)劑： 例如有機(jī)羧酸、酚類化合物等，它們可以與DICY形成鹽，降低DICY的活化能，從而提高反應(yīng)速率。有機(jī)酸類促進(jìn)劑就像一位“潤(rùn)滑劑”，能夠降低反應(yīng)的阻力。
• 金屬鹽類促進(jìn)劑： 例如鋅鹽、銅鹽等，它們可以通過與環(huán)氧基或DICY配位，改變反應(yīng)路徑，從而加速固化反應(yīng)。金屬鹽類促進(jìn)劑就像一位“魔法師”，能夠改變反應(yīng)的方向。

三、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化：打造“私人訂制”的促進(jìn)劑

僅僅依靠傳統(tǒng)的促進(jìn)劑，還不足以完全解決DICY固化體系的問題。為了進(jìn)一步提高其流變性能和施工便利性，我們需要對(duì)促進(jìn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，打造“私人訂制”的促進(jìn)劑。

那么，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化呢？我們可以從以下幾個(gè)方面入手：

1. 引入空間位阻基團(tuán)： 在促進(jìn)劑分子中引入空間位阻較大的基團(tuán)，可以有效地調(diào)節(jié)體系的黏度，防止環(huán)氧樹脂在固化前發(fā)生過度聚集，從而改善其流變性能。這就像給環(huán)氧樹脂分子之間增加了一些“緩沖墊”，防止它們“擠作一團(tuán)”。

2. 引入柔性鏈段： 在促進(jìn)劑分子中引入柔性鏈段，可以降低固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），提高其韌性，從而改善其抗沖擊性能。這就像給固化物增加了一些“彈性”，使其更加“抗壓”。

3. 引入反應(yīng)性基團(tuán)： 在促進(jìn)劑分子中引入能夠與環(huán)氧基發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)，可以使其更好地參與到固化反應(yīng)中，提高固化速率和固化度。這就像給促進(jìn)劑增加了一些“抓手”，使其能夠更好地與環(huán)氧樹脂“互動(dòng)”。

4. 設(shè)計(jì)具有特定功能的促進(jìn)劑： 例如，可以設(shè)計(jì)具有觸變性的促進(jìn)劑，使其在靜止?fàn)顟B(tài)下具有較高的黏度，防止填料沉降；而在剪切作用下黏度降低，方便施工。這就像給促進(jìn)劑賦予了“變形”的能力，使其能夠適應(yīng)不同的施工環(huán)境。

四、 優(yōu)化案例：數(shù)據(jù)說話，一目了然

四、 優(yōu)化案例：數(shù)據(jù)說話，一目了然

下面，我們通過幾個(gè)具體的案例，來看看結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的DICY促進(jìn)劑是如何改善環(huán)氧體系的流變性能和施工便利性的。

案例一：引入空間位阻基團(tuán)的胺類促進(jìn)劑

項(xiàng)目	傳統(tǒng)胺類促進(jìn)劑	優(yōu)化胺類促進(jìn)劑
黏度（25℃）	1000 mPa·s	500 mPa·s
凝膠時(shí)間（120℃）	30 min	25 min
沖擊強(qiáng)度	8 kJ/m2	9 kJ/m2

從上表可以看出，引入空間位阻基團(tuán)后，環(huán)氧體系的黏度明顯降低，更容易進(jìn)行涂覆和灌封等操作。同時(shí)，凝膠時(shí)間和沖擊強(qiáng)度也得到了優(yōu)化，說明空間位阻基團(tuán)不僅改善了流變性能，還兼顧了固化速度和力學(xué)性能。

案例二：引入柔性鏈段的有機(jī)酸類促進(jìn)劑

項(xiàng)目	傳統(tǒng)有機(jī)酸類促進(jìn)劑	優(yōu)化有機(jī)酸類促進(jìn)劑
拉伸強(qiáng)度	60 MPa	55 MPa
斷裂伸長(zhǎng)率	3%	8%
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）	150℃	130℃

從上表可以看出，引入柔性鏈段后，環(huán)氧體系的斷裂伸長(zhǎng)率明顯提高，說明其韌性得到了顯著改善。雖然拉伸強(qiáng)度略有下降，但Tg的降低也使得其在低溫環(huán)境下能夠保持較好的力學(xué)性能。

案例三：具有觸變性的促進(jìn)劑

項(xiàng)目	靜止?fàn)顟B(tài)黏度	剪切狀態(tài)黏度	防沉降效果	施工性
傳統(tǒng)促進(jìn)劑	低	低	差	好
觸變性促進(jìn)劑	高	低	好	好

觸變性促進(jìn)劑在靜止?fàn)顟B(tài)下具有較高的黏度，可以有效地防止填料沉降，保證了涂層的均勻性和穩(wěn)定性；而在剪切作用下黏度降低，方便施工，不會(huì)增加施工難度。

五、 應(yīng)用展望：未來可期，大有可為

通過對(duì)DICY促進(jìn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，我們可以有效地改善環(huán)氧體系的流變性能和施工便利性，拓寬其應(yīng)用范圍。例如：

• 高性能涂料： 優(yōu)化后的環(huán)氧體系可以應(yīng)用于高性能涂料中，提高其涂覆性能、耐候性和耐腐蝕性，使其能夠在更加嚴(yán)苛的環(huán)境下發(fā)揮作用。
• 結(jié)構(gòu)膠黏劑： 優(yōu)化后的環(huán)氧體系可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)膠黏劑中，提高其粘接強(qiáng)度、韌性和耐熱性，使其能夠滿足各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的粘接需求。
• 復(fù)合材料： 優(yōu)化后的環(huán)氧體系可以應(yīng)用于復(fù)合材料中，提高其浸潤(rùn)性、力學(xué)性能和耐環(huán)境性，使其能夠應(yīng)用于航空航天、汽車、風(fēng)電等領(lǐng)域。

總之，通過對(duì)DICY促進(jìn)劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，我們可以賦予環(huán)氧樹脂更多的可能性，使其在更多的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

六、 結(jié)語：創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，永不止步

各位朋友，化工的魅力就在于不斷創(chuàng)新，不斷突破。雖然DICY固化體系已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)間，但我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^結(jié)構(gòu)優(yōu)化等手段，不斷地挖掘其潛力，使其煥發(fā)出新的活力。

我希望今天的分享能夠給大家?guī)硪恍﹩l(fā)，也希望大家能夠在各自的研究領(lǐng)域中，不斷地探索和創(chuàng)新，為化工行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

謝謝大家！

后，我想用一句化工界的“名言”來結(jié)束今天的演講：

“世上無難事，只要肯‘化’學(xué)！”

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。