環氧復合材料低溫固化劑研究進展

    選擇不同熔點的固體物質作為包裹材料，通過“膠囊”的包裝把使用前不宜接觸環氧樹脂的三氟化硼固化劑妥善保管起來。將三氟化硼制成微型膠囊通過囊壁阻斷環氧樹脂與三氟化硼作用，從而制成單一組分產品且可穩定貯存，通過囊材熔點選擇釋放溫度。在此溫度下囊材放出三氟化硼固化劑，與環氧樹脂混合，促使其快速固化。且可通過選擇膠囊材料的粘性與分子鏈長，改善固化環氧樹脂的柔順性。利用膠囊不同熔點來選擇熱控釋放溫度，從而達到控制環氧樹脂交聯固化的目的。如中南民族大學開發成功ZHJ一1型熱控環氧交聯劑微型膠囊產品熱控溫度為(70士5)℃，為白色粉劑，平均粒徑5-50里m，能與環氧樹脂調和成真溶液，在室溫條件下可保持looh穩定不固化，而在70℃，3min即可固化完全。
    微膠囊顆粒尺寸一般需要在5μm下，目前較難制備該尺寸以下的微膠囊，由于顆粒較大，無法進人纖維間而均勻分散，無法制備高質量預浸料。這也是微膠囊面臨的難題和將來發展方向。
    2.2潛伏性固化劑
    在室溫下無活性或活性很低，而在熱、光等外界刺激作用下釋放活性物質，快速完成固化反應Il0J。荷蘭TNO工業研究所將酮肪封閉的異氰酸醋與脂肪族環氧樹脂結合起來，在100℃下進行UV輻射，此時封閉的異氰酸醋基團解封轉化為功能體與環氧基團反應。該混合物在室溫下性能穩定，接近100℃時用UV光輻照時，數分鐘之內就能發生交聯。低溫潛伏型固化劑主要有改性咪哩、硼胺及硼胺絡合物。
    2.2.1硼胺及硼胺絡合物固化劑
    (l)硼酸酉旨類硼胺絡合物
    該類固化劑特點是揮發性好、沸點較高、粘度低、和環氧混容性好、刺激性小、室溫儲存期長、固化物性能好、操作方便，缺點是吸潮水解，使用時須解決此缺陷。國內目前使用的牌號主要有901、902、903，它們是含嗯硼雜環的硼胺絡合物。
    (2)胺一三氟化硼絡合物及其鹽類固化劑三氟化硼(BF3)活性大，易潮解，室溫下可快速固化環氧，不宜單獨作固化劑使用。將B凡和路易斯堿形成絡合物后，反應活性降低，和環氧混合物室溫下比較穩定，在較高溫度下分解固化環氧。常見絡合物有三氟化硼一單乙胺、三氟化硼一正丁胺、三氟化硼一卞胺、三氟化硼一氯苯胺、三氟化硼一二甲基苯胺。其中最具代表性的是三氟化硼一單乙胺，固化環氧后力學、耐熱、電學性能優異，此外，還可作為共固化劑使用。
    2.2.2改性咪吐固化劑，
    咪哇是具有兩個氮原子的五元環，一個氮原子構成叔胺，另一個氮原子構成仲胺，故咪哇類固化劑同時具有仲胺的固化作用和叔胺的催化作用，叔氮原子使環氧基團發生陰離子聚合，活化能較低，約70J/mal。咪哩類固化劑是環氧良好固化劑，用量少，力學性能及工藝性好，固化溫度低，主要缺點是活性過高而影響其使用。故改性主要針對延長其適用期而不影響固化溫度和使用性能來進行，經過改性得到的咪哇衍生物具有顯著延長使用期，是目前低溫固化環氧樹脂的主要潛伏性固化劑。咪噢衍生物通常為帶有龐大側基的化合物，且一般為高熔點的固體粉末。龐大側基的存在，對咪哇上的活性點(仲胺基和叔胺基)形成了空間位阻，使之具有了一定的潛伏性。這些衍生物的取代基包括三嗦環、長鏈烷基、節基、氰乙基以及取代咪哇的氯化物等。例如2-甲基咪噢的使用期為25h，l一氰基一2一乙基一4一甲基咪哩的使用期為6d，而2一十七烷基咪噢的使用期可達40d。
    改性咪哇固化劑主要途徑如下。
    (l)利用咪哇環上碳原子改性咪哩環上碳原子能發生經甲基化反應，2位碳原子取代咪哩和甲醛反應生成2一經甲基咪哇，反應還可以發生在4或5位碳原子上。1位氮原子若無取代基，經甲基化傾向于4或5位。咪噢經經甲基化后利用輕甲基的活性和其它化合物繼續反應可制得多種可設計性很強的改性咪哇固化劑，如2一苯基一4一甲基一5一輕甲基咪哇，2一苯基一4，5一二經甲基咪哩，l一氰乙基一2一苯基一4，5一二(氰乙氧基甲基)咪哇等具有很好的發展前景。
    (2)利用咪哩環上3位氮原子改性