环氧双氰胺促进剂如何通过其结构优化，改善环氧体系的流变性能和施工便利性

各位朋友，各位同仁，大家好！

今天，我非常荣幸能站在这里，和大家聊聊一个既熟悉又充满挑战的话题：环氧双氰胺固化体系的流变优化及其施工便利性提升。咱们都知道，环氧树脂应用广泛，从高性能涂料到结构胶黏剂，哪里都有它的身影。而双氰胺（Dicyandiamide，DICY）作为一种常用的潜伏性固化剂，以其优异的耐热性和储存稳定性而备受青睐。但同时，传统的DICY固化体系也存在着一些“小脾气”，比如反应活性相对较低，需要高温才能“起舞”，固化后的脆性也比较大，加工性能略显“傲娇”。

别担心！作为化工界的“Tony老师”，我们可不是束手就擒的主儿。通过对DICY促进剂进行结构优化，我们就能够有效地驯服这些“小脾气”，让环氧体系变得更加“温顺”、更加“好用”，从而提高其流变性能和施工便利性。

一、 DICY固化体系：爱恨交织的“老朋友”

首先，让我们来简单回顾一下DICY固化体系的基本原理。DICY分子中含有多个氮原子，这些氮原子在高温下会与环氧基发生亲核加成反应，从而使环氧树脂交联固化，形成三维网络结构。

DICY的优点显而易见：

• 潜伏性好： 在常温下，DICY的反应活性很低，可以与环氧树脂长期共存，保证了体系的储存稳定性，就像一位沉睡的“勇士”，随时等待着“号角”的吹响。
• 耐热性优异： DICY固化后的环氧树脂具有优异的耐热性和耐化学性，即使在高温环境下也能保持其力学性能，仿佛一位身经百战的“将军”，无惧严酷的考验。
• 成本较低： DICY的合成工艺相对简单，价格也比较亲民，使得其在很多领域都有着广泛的应用，是一位物美价廉的“好帮手”。

然而，DICY也并非完美无瑕，它的一些缺点也让我们颇为头疼：

• 反应活性低： DICY需要较高的固化温度才能引发反应，这不仅增加了能源消耗，也限制了其在一些热敏性材料上的应用，像一位“慢热型选手”，需要足够的时间才能进入状态。
• 固化时间长： 由于反应活性较低，DICY固化体系的固化时间通常较长，影响了生产效率，就像一位“慢性子”，做事总是慢条斯理。
• 固化物脆性大： 纯DICY固化后的环氧树脂通常比较脆，抗冲击性能较差，这限制了其在一些需要高韧性场合的应用，像一位“玻璃人”，容易受到伤害。

二、 促进剂：激活DICY的“能量棒”

为了克服DICY的缺点，我们通常会加入促进剂来提高其反应活性，缩短固化时间，改善固化物的性能。促进剂就像是DICY的“能量棒”，能够激发它的“战斗力”，让它更快、更好地完成固化任务。

常见的DICY促进剂主要有以下几类：

• 胺类促进剂： 例如叔胺、咪唑类化合物等，它们可以通过与环氧基反应，生成具有更高反应活性的中间体，从而加速固化反应。胺类促进剂就像一位“催化剂”，能够加速反应的进程。
• 有机酸类促进剂： 例如有机羧酸、酚类化合物等，它们可以与DICY形成盐，降低DICY的活化能，从而提高反应速率。有机酸类促进剂就像一位“润滑剂”，能够降低反应的阻力。
• 金属盐类促进剂： 例如锌盐、铜盐等，它们可以通过与环氧基或DICY配位，改变反应路径，从而加速固化反应。金属盐类促进剂就像一位“魔法师”，能够改变反应的方向。

三、 结构优化：打造“私人订制”的促进剂

仅仅依靠传统的促进剂，还不足以完全解决DICY固化体系的问题。为了进一步提高其流变性能和施工便利性，我们需要对促进剂进行结构优化，打造“私人订制”的促进剂。

那么，如何进行结构优化呢？我们可以从以下几个方面入手：

1. 引入空间位阻基团： 在促进剂分子中引入空间位阻较大的基团，可以有效地调节体系的黏度，防止环氧树脂在固化前发生过度聚集，从而改善其流变性能。这就像给环氧树脂分子之间增加了一些“缓冲垫”，防止它们“挤作一团”。

2. 引入柔性链段： 在促进剂分子中引入柔性链段，可以降低固化物的玻璃化转变温度（Tg），提高其韧性，从而改善其抗冲击性能。这就像给固化物增加了一些“弹性”，使其更加“抗压”。

3. 引入反应性基团： 在促进剂分子中引入能够与环氧基发生反应的基团，可以使其更好地参与到固化反应中，提高固化速率和固化度。这就像给促进剂增加了一些“抓手”，使其能够更好地与环氧树脂“互动”。

4. 设计具有特定功能的促进剂： 例如，可以设计具有触变性的促进剂，使其在静止状态下具有较高的黏度，防止填料沉降；而在剪切作用下黏度降低，方便施工。这就像给促进剂赋予了“变形”的能力，使其能够适应不同的施工环境。

四、 优化案例：数据说话，一目了然

四、 优化案例：数据说话，一目了然

下面，我们通过几个具体的案例，来看看结构优化后的DICY促进剂是如何改善环氧体系的流变性能和施工便利性的。

案例一：引入空间位阻基团的胺类促进剂

项目	传统胺类促进剂	优化胺类促进剂
黏度（25℃）	1000 mPa·s	500 mPa·s
凝胶时间（120℃）	30 min	25 min
冲击强度	8 kJ/m²	9 kJ/m²

从上表可以看出，引入空间位阻基团后，环氧体系的黏度明显降低，更容易进行涂覆和灌封等操作。同时，凝胶时间和冲击强度也得到了优化，说明空间位阻基团不仅改善了流变性能，还兼顾了固化速度和力学性能。

案例二：引入柔性链段的有机酸类促进剂

项目	传统有机酸类促进剂	优化有机酸类促进剂
拉伸强度	60 MPa	55 MPa
断裂伸长率	3%	8%
玻璃化转变温度（Tg）	150℃	130℃

从上表可以看出，引入柔性链段后，环氧体系的断裂伸长率明显提高，说明其韧性得到了显著改善。虽然拉伸强度略有下降，但Tg的降低也使得其在低温环境下能够保持较好的力学性能。

案例三：具有触变性的促进剂

项目	静止状态黏度	剪切状态黏度	防沉降效果	施工性
传统促进剂	低	低	差	好
触变性促进剂	高	低	好	好

触变性促进剂在静止状态下具有较高的黏度，可以有效地防止填料沉降，保证了涂层的均匀性和稳定性；而在剪切作用下黏度降低，方便施工，不会增加施工难度。

五、 应用展望：未来可期，大有可为

通过对DICY促进剂进行结构优化，我们可以有效地改善环氧体系的流变性能和施工便利性，拓宽其应用范围。例如：

• 高性能涂料： 优化后的环氧体系可以应用于高性能涂料中，提高其涂覆性能、耐候性和耐腐蚀性，使其能够在更加严苛的环境下发挥作用。
• 结构胶黏剂： 优化后的环氧体系可以应用于结构胶黏剂中，提高其粘接强度、韧性和耐热性，使其能够满足各种复杂结构的粘接需求。
• 复合材料： 优化后的环氧体系可以应用于复合材料中，提高其浸润性、力学性能和耐环境性，使其能够应用于航空航天、汽车、风电等领域。

总之，通过对DICY促进剂进行结构优化，我们可以赋予环氧树脂更多的可能性，使其在更多的领域发挥更大的作用。

六、 结语：创新驱动，永不止步

各位朋友，化工的魅力就在于不断创新，不断突破。虽然DICY固化体系已经发展了很长时间，但我们仍然可以通过结构优化等手段，不断地挖掘其潜力，使其焕发出新的活力。

我希望今天的分享能够给大家带来一些启发，也希望大家能够在各自的研究领域中，不断地探索和创新，为化工行业的发展贡献自己的力量。

谢谢大家！

后，我想用一句化工界的“名言”来结束今天的演讲：

“世上无难事，只要肯‘化’学！”

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聚氨酯防水涂料催化剂目录

• NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

• NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；

• NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；

• NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；

• NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；

• NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；

• NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；

• NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；

• NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。