基于取代脲類促進劑的環氧體系固化動力學研究，以實現低溫固化和快速成型

各位朋友，各位同仁，晚上好！

我是今天的講座嘉賓，很高興能和大家一起聊聊環氧樹脂固化這個看似高深，實則與我們生活息息相關的話題。今天我們要聚焦的，是環氧體系固化中的“加速器”——取代脲類促進劑，以及如何利用它來實現低溫固化和快速成型，讓環氧樹脂這只“沉睡的猛獸”在溫和的環境下，也能爆發出驚人的力量。

一、 環氧樹脂：一位“多才多藝”的變身大師

首先，我們來認識一下今天的主角——環氧樹脂。各位可能對這個名字不太熟悉，但它早已滲透到我們生活的方方面面：從家里的地板涂料，到汽車的防腐涂層，再到航空航天領域的復合材料，處處都有它的身影。

環氧樹脂，就像一位“多才多藝”的變身大師，它本身是一種黏糊糊的液體，但通過與固化劑的巧妙“結合”，就能搖身一變，成為堅硬、耐腐蝕、絕緣的固體材料。而這個“結合”的過程，就是我們今天要談的——固化。

二、 固化：一場“化學的華爾茲”

固化，說白了就是環氧樹脂分子與固化劑分子之間，上演的一場“化學的華爾茲”。它們在催化劑的引導下，手牽著手，彼此交織，形成一個三維的網絡結構。當這個網絡結構越來越緊密，環氧樹脂也就從液體變成了固體，完成了華麗的“變身”。

但是，這場“華爾茲”并非總是那么順利。有些環氧體系，就像性格內向的舞者，反應速度慢，需要高溫“催化”才能翩翩起舞。這在很多應用場景下，就顯得不夠靈活了。比如，大型構件的固化，如果需要長時間的高溫加熱，不僅耗能巨大，還可能影響材料的性能。

因此，我們就需要一位“熱情的引導者”，來加速這場“華爾茲”的進程，讓環氧樹脂即使在低溫下，也能快速固化成型。而這位“引導者”，就是我們今天的主角——取代脲類促進劑。

三、 取代脲類促進劑：低溫固化的“秘密武器”

取代脲類促進劑，就像一位經驗豐富的“媒人”，它能巧妙地“撮合”環氧樹脂和固化劑，加速它們之間的反應。與傳統的胺類促進劑相比，取代脲類促進劑具有以下幾個顯著的優勢：

• 低溫活性高：即使在較低的溫度下，也能顯著提高固化速率，讓環氧樹脂不再“畏懼寒冷”。
• 潛伏性好：在室溫下，與環氧樹脂的相容性好，不易發生預反應，可以延長環氧體系的儲存時間。
• 毒性低：相對于某些傳統的促進劑，取代脲類促進劑的毒性更低，更加環保。
• 固化物性能優異：使用取代脲類促進劑固化的環氧樹脂，通常具有更好的力學性能、耐熱性和耐化學腐蝕性。

四、 取代脲類促進劑的“魔法”：作用機理

取代脲類促進劑之所以能加速固化，是因為它具有獨特的“魔法”。簡單來說，它的作用機理主要分為以下幾個方面：

1. 活化固化劑：取代脲類促進劑可以與固化劑發生反應，生成活性更高的中間體，從而加速固化反應。
2. 促進環氧基開環：它可以促進環氧基的開環反應，使環氧樹脂更容易與固化劑發生交聯。
3. 提供氫鍵：取代脲類促進劑分子中含有豐富的氫鍵，可以與環氧樹脂和固化劑形成氫鍵網絡，促進反應物的分散和接觸。

這種多重作用機制，使得取代脲類促進劑能夠高效地加速環氧樹脂的固化過程。

五、 如何選擇合適的取代脲類促進劑？“量體裁衣”是關鍵

面對市場上琳瑯滿目的取代脲類促進劑，我們該如何選擇呢？記住，選擇促進劑就像“量體裁衣”，要根據具體的環氧體系和應用需求來綜合考慮。以下是一些關鍵的參數和注意事項：

面對市場上琳瑯滿目的取代脲類促進劑，我們該如何選擇呢？記住，選擇促進劑就像“量體裁衣”，要根據具體的環氧體系和應用需求來綜合考慮。以下是一些關鍵的參數和注意事項：

• 活性溫度：不同的取代脲類促進劑，其活性溫度范圍不同。要根據固化溫度的要求，選擇活性溫度合適的促進劑。一般來說，活性溫度越低，低溫固化效果越好。
• 用量：促進劑的用量也會影響固化速度和固化物性能。用量過少，固化效果不明顯；用量過多，可能會影響固化物的性能，甚至導致發泡或開裂。通常建議根據廠家提供的推薦用量進行添加，并根據實際情況進行優化。
• 相容性：促進劑與環氧樹脂和固化劑的相容性非常重要。相容性差的促進劑，可能會導致分層、析出等問題，影響固化物的性能。
• 對固化物性能的影響：不同的取代脲類促進劑，對固化物的力學性能、耐熱性、耐化學腐蝕性等性能的影響也不同。要根據應用需求，選擇能夠提高固化物性能的促進劑。
• 儲存穩定性：有些取代脲類促進劑的儲存穩定性較差，容易吸潮或發生分解。要選擇儲存穩定性好的促進劑，并注意儲存條件。

為了方便大家更好地選擇取代脲類促進劑，我整理了一個表格，列出了一些常見的取代脲類促進劑的參數和應用特點：

促進劑名稱	化學結構	活性溫度范圍（℃）	推薦用量（phr）	主要特點	應用領域
DBU	二氮雜雙環十一烯	80-180	0.1-1.0	活性高，固化速度快，但易吸潮，對濕度敏感	高溫快速固化，粉末涂料
URON 600	取代脲衍生物	60-120	0.5-2.0	潛伏性好，低溫活性較高，固化物性能優異	涂料、膠黏劑、復合材料
DYHARD UR200	改性脲類化合物	50-100	1.0-3.0	低溫固化性能優異，儲存穩定性好，對基材潤濕性好	汽車涂料、船舶涂料、電子灌封膠
2,4-二甲基咪唑	雜環胺類化合物	100-180	0.2-1.0	活性高，固化速度快，但刺激性較大	高性能復合材料，電子封裝
N,N-二甲基芐胺	芳香胺類化合物	80-150	0.5-2.0	活性較高，固化速度較快，但毒性較大	結構膠黏劑，高溫固化體系

注： phr (parts per hundred resin) 表示每百份環氧樹脂中促進劑的添加量。

需要強調的是，這只是一個參考，具體選擇時還需要根據實際情況進行調整。好的方法是進行小試，比較不同促進劑的固化效果和固化物性能，終選擇適合的方案。

六、 低溫快速固化： “彎道超車”的秘訣

利用取代脲類促進劑，我們可以實現環氧樹脂的低溫快速固化，這就像在賽車比賽中實現了“彎道超車”，可以帶來以下幾個方面的優勢：

• 節能降耗：降低固化溫度，可以大幅度降低能源消耗，降低生產成本，符合綠色環保的發展趨勢。
• 縮短生產周期：快速固化可以縮短生產周期，提高生產效率，更快地滿足市場需求。
• 改善材料性能：低溫固化可以減少材料的內應力，提高固化物的尺寸穩定性，降低熱膨脹系數，改善材料的性能。
• 拓展應用領域：低溫固化使得環氧樹脂可以在對溫度敏感的基材上進行應用，拓展了其應用領域。例如，可以用于木材、塑料等材料的涂裝和粘接。

七、 快速成型： “點石成金”的魔力

快速成型，指的是在短時間內將環氧樹脂固化成所需形狀的制品。利用取代脲類促進劑，我們可以實現環氧樹脂的快速成型，這就像擁有了“點石成金”的魔力，可以快速將創意變成現實。

快速成型技術在以下領域具有廣闊的應用前景：

• 3D打印：環氧樹脂是3D打印的常用材料，快速固化可以提高打印速度，縮短打印時間，實現復雜形狀的快速制造。
• 模具制造：環氧樹脂可以用于制造模具，快速固化可以縮短模具制造周期，降低模具成本。
• 電子封裝：環氧樹脂可以用于電子元器件的封裝，快速固化可以提高封裝效率，保護電子元器件。
• 復合材料制造：環氧樹脂是復合材料的基體材料，快速固化可以提高復合材料的制造效率，降低生產成本。

八、 挑戰與展望： “精益求精”的追求

雖然取代脲類促進劑在環氧樹脂固化領域展現出了巨大的潛力，但也面臨著一些挑戰：

• 促進劑的選擇性：目前，取代脲類促進劑的種類繁多，但針對特定環氧體系和應用需求的篩選和優化仍然需要深入研究。
• 促進劑的穩定性：部分取代脲類促進劑的儲存穩定性較差，容易吸潮或發生分解，需要開發更加穩定的促進劑。
• 固化物的性能平衡：在追求快速固化的同時，如何平衡固化物的力學性能、耐熱性、耐化學腐蝕性等性能，是一個需要深入研究的課題。

展望未來，取代脲類促進劑在環氧樹脂固化領域的研究將朝著以下幾個方向發展：

• 開發新型高效的取代脲類促進劑：通過分子設計和合成，開發出活性更高、穩定性更好、對固化物性能影響更小的取代脲類促進劑。
• 研究取代脲類促進劑的作用機理：深入研究取代脲類促進劑在環氧樹脂固化過程中的作用機理，為促進劑的理性設計提供理論指導。
• 開發復配型促進劑體系：將不同的促進劑進行復配，利用協同效應，實現更優異的固化效果和固化物性能。
• 將取代脲類促進劑應用于更多領域：將取代脲類促進劑應用于3D打印、復合材料、電子封裝等領域，拓展其應用范圍。

總之，通過不斷的研究和創新，我們相信取代脲類促進劑將在環氧樹脂固化領域發揮更大的作用，為我們帶來更加高效、環保、高性能的環氧樹脂材料，助力各行各業的發展。

九、 結語： “創新驅動”，未來可期

各位朋友，環氧樹脂固化，是一門充滿挑戰和機遇的科學。取代脲類促進劑，就像一把鑰匙，為我們打開了低溫固化和快速成型的大門。讓我們攜手并進，不斷探索，不斷創新，共同推動環氧樹脂材料的進步，為創造更加美好的未來貢獻力量！

謝謝大家！

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聯系人： 吳經理

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公司其它產品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。

• NT CAT UL22 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。

• NT CAT MB20 適用有機鉍類催化劑，可用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環保法規要求。

• NT CAT DBU 適用有機胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環保法規要求。