新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的分子設(shè)計(jì)與合成，以應(yīng)對(duì)高Tg、高韌性環(huán)氧材料的開(kāi)發(fā)需求

各位朋友們，大家好！

今天，咱們來(lái)聊聊一個(gè)聽(tīng)起來(lái)高大上，但實(shí)際上和我們生活息息相關(guān)的話題：新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的分子設(shè)計(jì)與合成，以及它們?nèi)绾螏椭覀兘怄i“高富帥”環(huán)氧材料——高Tg（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）、高韌性的環(huán)氧材料！

想象一下，我們身邊的各種東西，從飛機(jī)機(jī)身到手機(jī)外殼，從橋梁涂層到集成電路封裝，都可能用到環(huán)氧樹(shù)脂。這玩意兒就像是一位默默奉獻(xiàn)的“萬(wàn)金油”，哪里需要高性能，哪里就有它的身影。但是，傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂性能有時(shí)候還不夠給力，尤其是面對(duì)一些極端環(huán)境，比如高溫、高壓、劇烈沖擊，就顯得有些力不從心了。

所以，為了讓環(huán)氧樹(shù)脂更加“堅(jiān)強(qiáng)可靠”，科學(xué)家們一直在努力，而今天我們要聊的“環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑”，就是增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂性能的“秘密武器”之一！

一、什么是環(huán)氧樹(shù)脂和雙氰胺？ 它們之間是什么關(guān)系？

咱們先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下環(huán)氧樹(shù)脂。你可以把它想象成一堆“小積木”，這些“小積木”本身并不結(jié)實(shí)，需要一種“粘合劑”把它們連接起來(lái)，才能變成一個(gè)堅(jiān)固的整體。而這個(gè)“粘合劑”，通常就是固化劑。

環(huán)氧樹(shù)脂本身是一種含有環(huán)氧基團(tuán)的低分子量預(yù)聚體，就好比等待組裝的樂(lè)高零件。而固化劑，就像是把這些樂(lè)高零件牢牢粘合在一起的膠水，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，讓環(huán)氧樹(shù)脂“小積木”變成堅(jiān)固耐用的“大城堡”。

雙氰胺（Dicyandiamide，簡(jiǎn)稱(chēng)DICY），就是一種常用的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑。它價(jià)格便宜、使用方便，固化后的環(huán)氧樹(shù)脂性能也不錯(cuò)。但它也有缺點(diǎn)，那就是固化速度比較慢，需要比較高的溫度才能發(fā)揮作用，而且固化后的環(huán)氧樹(shù)脂韌性往往不夠理想。

那么，有沒(méi)有辦法讓雙氰胺固化環(huán)氧樹(shù)脂的速度更快、固化后的材料性能更好呢？ 這就是“環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑”登場(chǎng)的原因！

二、環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑：催化反應(yīng)的“加速器”

環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑，顧名思義，就是用來(lái)加速雙氰胺固化環(huán)氧樹(shù)脂的“催化劑”。它就像是一位“媒婆”，能更快地把環(huán)氧樹(shù)脂和雙氰胺“撮合”在一起，讓它們迅速完成“結(jié)婚生子”的過(guò)程（也就是固化反應(yīng)）。

沒(méi)有促進(jìn)劑，雙氰胺和環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)就像是慢吞吞的老牛拉車(chē)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。有了促進(jìn)劑，反應(yīng)速度立馬提升，就像是開(kāi)上了火箭，效率大大提高！

三、高Tg、高韌性：環(huán)氧材料的“高富帥”目標(biāo)

在討論新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑之前，我們先明確一下“高Tg、高韌性”這兩個(gè)目標(biāo)，它們到底意味著什么？

• 高Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)： Tg可以理解為材料從“硬邦邦”的玻璃態(tài)變成“軟趴趴”的橡膠態(tài)的溫度。Tg越高，說(shuō)明材料在更高的溫度下還能保持其固有的硬度和強(qiáng)度，不容易變形。 這就像一位“鋼鐵戰(zhàn)士”，能在高溫環(huán)境中保持堅(jiān)挺！

• 高韌性： 韌性是指材料抵抗斷裂的能力。韌性越高，說(shuō)明材料越不容易被敲碎、撕裂。 這就像一位“身手敏捷的武林高手”，能承受各種沖擊和考驗(yàn)！

高Tg和高韌性，是環(huán)氧材料夢(mèng)寐以求的“高富帥”屬性。擁有了這些屬性，環(huán)氧材料才能在更嚴(yán)苛的環(huán)境下發(fā)揮作用，應(yīng)用領(lǐng)域才能更加廣泛。

四、新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的分子設(shè)計(jì)：打造“完美媒婆”

那么，如何設(shè)計(jì)一款新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑，讓它既能加速固化反應(yīng)，又能提升材料的Tg和韌性呢？ 這就需要我們從分子層面進(jìn)行精巧的設(shè)計(jì)。

那么，如何設(shè)計(jì)一款新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑，讓它既能加速固化反應(yīng)，又能提升材料的Tg和韌性呢？ 這就需要我們從分子層面進(jìn)行精巧的設(shè)計(jì)。

我們可以從以下幾個(gè)方面入手：

• 引入活性基團(tuán)： 在促進(jìn)劑分子中引入能夠與環(huán)氧基團(tuán)或雙氰胺發(fā)生反應(yīng)的活性基團(tuán)，比如叔胺基、咪唑基、有機(jī)金屬絡(luò)合物等。 這些活性基團(tuán)就像是“小手”，能牢牢抓住環(huán)氧樹(shù)脂和雙氰胺，加速它們之間的反應(yīng)。
• 增加分子量： 適當(dāng)增加促進(jìn)劑的分子量，可以提高固化后的交聯(lián)密度，從而提高材料的Tg。 這就像是蓋房子時(shí)多用一些鋼筋水泥，讓房子更加堅(jiān)固。
• 引入柔性鏈段： 在促進(jìn)劑分子中引入柔性鏈段，比如聚醚鏈、長(zhǎng)鏈烷基等，可以提高材料的韌性。 這些柔性鏈段就像是“緩沖墊”，能吸收沖擊能量，防止材料斷裂。
• 引入反應(yīng)性增韌劑： 在促進(jìn)劑分子中引入具有反應(yīng)性的增韌基團(tuán)，例如端環(huán)氧基的聚醚、有機(jī)硅等，可以與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生共聚反應(yīng)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提高材料的韌性。 這種方法就像是在水泥中加入纖維，增強(qiáng)水泥的抗拉強(qiáng)度。

五、合成方法：把設(shè)計(jì)圖變成現(xiàn)實(shí)

有了精巧的分子設(shè)計(jì)，接下來(lái)就要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，把設(shè)計(jì)圖變成現(xiàn)實(shí)。合成新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的方法有很多種，常見(jiàn)的包括：

• 胺化反應(yīng)： 將帶有活性基團(tuán)的胺類(lèi)化合物與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，生成帶有環(huán)氧基團(tuán)的胺類(lèi)促進(jìn)劑。
• 邁克爾加成反應(yīng)： 將帶有活性基團(tuán)的化合物與丙烯酸酯類(lèi)化合物發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，生成帶有活性基團(tuán)的促進(jìn)劑。
• 酯化反應(yīng)： 將帶有活性基團(tuán)的酸類(lèi)化合物與醇類(lèi)化合物發(fā)生酯化反應(yīng)，生成帶有活性基團(tuán)的促進(jìn)劑。

合成過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，比如溫度、時(shí)間、催化劑用量等，以確保產(chǎn)物的純度和收率。

六、產(chǎn)品參數(shù)與性能提升：用數(shù)據(jù)說(shuō)話

辛辛苦苦設(shè)計(jì)合成出來(lái)的促進(jìn)劑，效果到底如何呢？ 讓我們用數(shù)據(jù)說(shuō)話！

下表是一些典型的新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的參數(shù)和性能提升數(shù)據(jù)（僅供參考）：

促進(jìn)劑類(lèi)型	活性基團(tuán)	分子量（g/mol）	添加量 (phr)	Tg 提升 (°C)	沖擊強(qiáng)度提升 (%)	拉伸強(qiáng)度提升 (%)
叔胺類(lèi)促進(jìn)劑	叔胺基	200-400	1-3	5-15	10-30	5-10
咪唑類(lèi)促進(jìn)劑	咪唑基	150-300	0.5-2	8-20	15-40	8-15
有機(jī)金屬絡(luò)合物促進(jìn)劑	金屬絡(luò)合物	400-800	0.1-1	10-25	20-50	10-20
反應(yīng)性增韌劑型促進(jìn)劑	端環(huán)氧聚醚	800-1500	2-5	5-15	30-80	10-20

注：

• phr (parts per hundred resin)：每100份樹(shù)脂中添加的促進(jìn)劑的份數(shù)。
• Tg提升：與未添加促進(jìn)劑的環(huán)氧樹(shù)脂相比，添加促進(jìn)劑后Tg的提升值。
• 沖擊強(qiáng)度提升：與未添加促進(jìn)劑的環(huán)氧樹(shù)脂相比，添加促進(jìn)劑后沖擊強(qiáng)度的提升百分比。
• 拉伸強(qiáng)度提升：與未添加促進(jìn)劑的環(huán)氧樹(shù)脂相比，添加促進(jìn)劑后拉伸強(qiáng)度的提升百分比。

從表格中可以看出，不同的促進(jìn)劑類(lèi)型對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能提升效果有所不同。選擇合適的促進(jìn)劑，才能達(dá)到佳的性能提升效果。

七、應(yīng)用前景：未來(lái)可期

新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的應(yīng)用前景非常廣闊，尤其是在以下幾個(gè)領(lǐng)域：

• 航空航天： 用于制造飛機(jī)機(jī)身、火箭外殼等，提高材料的耐高溫性和抗沖擊性。
• 汽車(chē)工業(yè)： 用于制造汽車(chē)零部件，提高材料的強(qiáng)度和韌性，減輕車(chē)身重量。
• 電子工業(yè)： 用于集成電路封裝、印刷電路板等，提高材料的可靠性和耐熱性。
• 建筑工業(yè)： 用于橋梁涂層、建筑結(jié)構(gòu)膠等，提高材料的耐久性和抗腐蝕性。
• 風(fēng)力發(fā)電： 用于風(fēng)力葉片，提升葉片的強(qiáng)度和耐疲勞性。

隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)環(huán)氧材料的性能要求越來(lái)越高。相信新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑在未來(lái)會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用，為我們的生活帶來(lái)更多便利和驚喜！

八、總結(jié)與展望

今天，我們一起了解了新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑的分子設(shè)計(jì)與合成，以及它們?nèi)绾螏椭覀兘怄i“高富帥”環(huán)氧材料——高Tg、高韌性的環(huán)氧材料。

總而言之，新型環(huán)氧雙氰胺促進(jìn)劑就像是一位精明的“調(diào)味師”，通過(guò)巧妙的分子設(shè)計(jì)和合成，為環(huán)氧樹(shù)脂這道“菜肴”增添了獨(dú)特的風(fēng)味，讓它更加美味可口。

當(dāng)然，環(huán)氧樹(shù)脂領(lǐng)域還有許多未解之謎等待我們?nèi)ヌ剿鳌ＯＭ磥?lái)能有更多優(yōu)秀的化學(xué)家、材料科學(xué)家加入到這個(gè)領(lǐng)域，一起為提升環(huán)氧材料的性能、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域貢獻(xiàn)力量！

好了，今天的講座就到這里。感謝大家的聆聽(tīng)！ 希望今天的分享能對(duì)大家有所幫助。 如果大家有任何問(wèn)題，歡迎隨時(shí)提問(wèn)。 謝謝！

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聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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公司其它產(chǎn)品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機(jī)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(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)鉍類(lèi)催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。

• NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類(lèi)催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。