環氧雙氰胺促進劑如何通過其結構優化，改善環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，和大家聊聊一個既熟悉又充滿挑戰的話題：環氧雙氰胺固化體系的流變優化及其施工便利性提升。咱們都知道，環氧樹脂應用廣泛，從高性能涂料到結構膠黏劑，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，以其優異的耐熱性和儲存穩定性而備受青睞。但同時，傳統的DICY固化體系也存在著一些“小脾氣”，比如反應活性相對較低，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DICY促進劑進行結構優化，我們就能夠有效地馴服這些“小脾氣”，讓環氧體系變得更加“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，讓我們來簡單回顧一下DICY固化體系的基本原理。DICY分子中含有多個氮原子，這些氮原子在高溫下會與環氧基發生親核加成反應，從而使環氧樹脂交聯固化，形成三維網絡結構。

DICY的優點顯而易見：

• 潛伏性好： 在常溫下，DICY的反應活性很低，可以與環氧樹脂長期共存，保證了體系的儲存穩定性，就像一位沉睡的“勇士”，隨時等待著“號角”的吹響。
• 耐熱性優異： DICY固化后的環氧樹脂具有優異的耐熱性和耐化學性，即使在高溫環境下也能保持其力學性能，仿佛一位身經百戰的“將軍”，無懼嚴酷的考驗。
• 成本較低： DICY的合成工藝相對簡單，價格也比較親民，使得其在很多領域都有著廣泛的應用，是一位物美價廉的“好幫手”。

然而，DICY也并非完美無瑕，它的一些缺點也讓我們頗為頭疼：

• 反應活性低： DICY需要較高的固化溫度才能引發反應，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用，像一位“慢熱型選手”，需要足夠的時間才能進入狀態。
• 固化時間長： 由于反應活性較低，DICY固化體系的固化時間通常較長，影響了生產效率，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合的應用，像一位“玻璃人”，容易受到傷害。

二、 促進劑：激活DICY的“能量棒”

為了克服DICY的缺點，我們通常會加入促進劑來提高其反應活性，縮短固化時間，改善固化物的性能。促進劑就像是DICY的“能量棒”，能夠激發它的“戰斗力”，讓它更快、更好地完成固化任務。

常見的DICY促進劑主要有以下幾類：

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

三、 結構優化：打造“私人訂制”的促進劑

僅僅依靠傳統的促進劑，還不足以完全解決DICY固化體系的問題。為了進一步提高其流變性能和施工便利性，我們需要對促進劑進行結構優化，打造“私人訂制”的促進劑。

那么，如何進行結構優化呢？我們可以從以下幾個方面入手：

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

2. 引入柔性鏈段： 在促進劑分子中引入柔性鏈段，可以降低固化物的玻璃化轉變溫度（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. 引入反應性基團： 在促進劑分子中引入能夠與環氧基發生反應的基團，可以使其更好地參與到固化反應中，提高固化速率和固化度。這就像給促進劑增加了一些“抓手”，使其能夠更好地與環氧樹脂“互動”。

4. 設計具有特定功能的促進劑： 例如，可以設計具有觸變性的促進劑，使其在靜止狀態下具有較高的黏度，防止填料沉降；而在剪切作用下黏度降低，方便施工。這就像給促進劑賦予了“變形”的能力，使其能夠適應不同的施工環境。

四、 優化案例：數據說話，一目了然

四、 優化案例：數據說話，一目了然

下面，我們通過幾個具體的案例，來看看結構優化后的DICY促進劑是如何改善環氧體系的流變性能和施工便利性的。

案例一：引入空間位阻基團的胺類促進劑

項目	傳統胺類促進劑	優化胺類促進劑
黏度（25℃）	1000 mPa·s	500 mPa·s
凝膠時間（120℃）	30 min	25 min
沖擊強度	8 kJ/m2	9 kJ/m2

從上表可以看出，引入空間位阻基團后，環氧體系的黏度明顯降低，更容易進行涂覆和灌封等操作。同時，凝膠時間和沖擊強度也得到了優化，說明空間位阻基團不僅改善了流變性能，還兼顧了固化速度和力學性能。

案例二：引入柔性鏈段的有機酸類促進劑

項目	傳統有機酸類促進劑	優化有機酸類促進劑
拉伸強度	60 MPa	55 MPa
斷裂伸長率	3%	8%
玻璃化轉變溫度（Tg）	150℃	130℃

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

案例三：具有觸變性的促進劑

項目	靜止狀態黏度	剪切狀態黏度	防沉降效果	施工性
傳統促進劑	低	低	差	好
觸變性促進劑	高	低	好	好

觸變性促進劑在靜止狀態下具有較高的黏度，可以有效地防止填料沉降，保證了涂層的均勻性和穩定性；而在剪切作用下黏度降低，方便施工，不會增加施工難度。

五、 應用展望：未來可期，大有可為

通過對DICY促進劑進行結構優化，我們可以有效地改善環氧體系的流變性能和施工便利性，拓寬其應用范圍。例如：

• 高性能涂料： 優化后的環氧體系可以應用于高性能涂料中，提高其涂覆性能、耐候性和耐腐蝕性，使其能夠在更加嚴苛的環境下發揮作用。
• 結構膠黏劑： 優化后的環氧體系可以應用于結構膠黏劑中，提高其粘接強度、韌性和耐熱性，使其能夠滿足各種復雜結構的粘接需求。
• 復合材料： 優化后的環氧體系可以應用于復合材料中，提高其浸潤性、力學性能和耐環境性，使其能夠應用于航空航天、汽車、風電等領域。

總之，通過對DICY促進劑進行結構優化，我們可以賦予環氧樹脂更多的可能性，使其在更多的領域發揮更大的作用。

六、 結語：創新驅動，永不止步

各位朋友，化工的魅力就在于不斷創新，不斷突破。雖然DICY固化體系已經發展了很長時間，但我們仍然可以通過結構優化等手段，不斷地挖掘其潛力，使其煥發出新的活力。

我希望今天的分享能夠給大家帶來一些啟發，也希望大家能夠在各自的研究領域中，不斷地探索和創新，為化工行業的發展貢獻自己的力量。

謝謝大家！

后，我想用一句化工界的“名言”來結束今天的演講：

“世上無難事，只要肯‘化’學！”

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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，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

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

• 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，組合料儲存時間長；

• 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• 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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。