基于取代脲类促进剂的环氧体系固化动力学研究，以实现低温固化和快速成型

各位朋友，各位同仁，晚上好！

我是今天的讲座嘉宾，很高兴能和大家一起聊聊环氧树脂固化这个看似高深，实则与我们生活息息相关的话题。今天我们要聚焦的，是环氧体系固化中的“加速器”——取代脲类促进剂，以及如何利用它来实现低温固化和快速成型，让环氧树脂这只“沉睡的猛兽”在温和的环境下，也能爆发出惊人的力量。

一、 环氧树脂：一位“多才多艺”的变身大师

首先，我们来认识一下今天的主角——环氧树脂。各位可能对这个名字不太熟悉，但它早已渗透到我们生活的方方面面：从家里的地板涂料，到汽车的防腐涂层，再到航空航天领域的复合材料，处处都有它的身影。

环氧树脂，就像一位“多才多艺”的变身大师，它本身是一种黏糊糊的液体，但通过与固化剂的巧妙“结合”，就能摇身一变，成为坚硬、耐腐蚀、绝缘的固体材料。而这个“结合”的过程，就是我们今天要谈的——固化。

二、 固化：一场“化学的华尔兹”

固化，说白了就是环氧树脂分子与固化剂分子之间，上演的一场“化学的华尔兹”。它们在催化剂的引导下，手牵着手，彼此交织，形成一个三维的网络结构。当这个网络结构越来越紧密，环氧树脂也就从液体变成了固体，完成了华丽的“变身”。

但是，这场“华尔兹”并非总是那么顺利。有些环氧体系，就像性格内向的舞者，反应速度慢，需要高温“催化”才能翩翩起舞。这在很多应用场景下，就显得不够灵活了。比如，大型构件的固化，如果需要长时间的高温加热，不仅耗能巨大，还可能影响材料的性能。

因此，我们就需要一位“热情的引导者”，来加速这场“华尔兹”的进程，让环氧树脂即使在低温下，也能快速固化成型。而这位“引导者”，就是我们今天的主角——取代脲类促进剂。

三、 取代脲类促进剂：低温固化的“秘密武器”

取代脲类促进剂，就像一位经验丰富的“媒人”，它能巧妙地“撮合”环氧树脂和固化剂，加速它们之间的反应。与传统的胺类促进剂相比，取代脲类促进剂具有以下几个显著的优势：

• 低温活性高：即使在较低的温度下，也能显著提高固化速率，让环氧树脂不再“畏惧寒冷”。
• 潜伏性好：在室温下，与环氧树脂的相容性好，不易发生预反应，可以延长环氧体系的储存时间。
• 毒性低：相对于某些传统的促进剂，取代脲类促进剂的毒性更低，更加环保。
• 固化物性能优异：使用取代脲类促进剂固化的环氧树脂，通常具有更好的力学性能、耐热性和耐化学腐蚀性。

四、 取代脲类促进剂的“魔法”：作用机理

取代脲类促进剂之所以能加速固化，是因为它具有独特的“魔法”。简单来说，它的作用机理主要分为以下几个方面：

1. 活化固化剂：取代脲类促进剂可以与固化剂发生反应，生成活性更高的中间体，从而加速固化反应。
2. 促进环氧基开环：它可以促进环氧基的开环反应，使环氧树脂更容易与固化剂发生交联。
3. 提供氢键：取代脲类促进剂分子中含有丰富的氢键，可以与环氧树脂和固化剂形成氢键网络，促进反应物的分散和接触。

这种多重作用机制，使得取代脲类促进剂能够高效地加速环氧树脂的固化过程。

五、 如何选择合适的取代脲类促进剂？“量体裁衣”是关键

面对市场上琳琅满目的取代脲类促进剂，我们该如何选择呢？记住，选择促进剂就像“量体裁衣”，要根据具体的环氧体系和应用需求来综合考虑。以下是一些关键的参数和注意事项：

面对市场上琳琅满目的取代脲类促进剂，我们该如何选择呢？记住，选择促进剂就像“量体裁衣”，要根据具体的环氧体系和应用需求来综合考虑。以下是一些关键的参数和注意事项：

• 活性温度：不同的取代脲类促进剂，其活性温度范围不同。要根据固化温度的要求，选择活性温度合适的促进剂。一般来说，活性温度越低，低温固化效果越好。
• 用量：促进剂的用量也会影响固化速度和固化物性能。用量过少，固化效果不明显；用量过多，可能会影响固化物的性能，甚至导致发泡或开裂。通常建议根据厂家提供的推荐用量进行添加，并根据实际情况进行优化。
• 相容性：促进剂与环氧树脂和固化剂的相容性非常重要。相容性差的促进剂，可能会导致分层、析出等问题，影响固化物的性能。
• 对固化物性能的影响：不同的取代脲类促进剂，对固化物的力学性能、耐热性、耐化学腐蚀性等性能的影响也不同。要根据应用需求，选择能够提高固化物性能的促进剂。
• 储存稳定性：有些取代脲类促进剂的储存稳定性较差，容易吸潮或发生分解。要选择储存稳定性好的促进剂，并注意储存条件。

为了方便大家更好地选择取代脲类促进剂，我整理了一个表格，列出了一些常见的取代脲类促进剂的参数和应用特点：

促进剂名称	化学结构	活性温度范围（℃）	推荐用量（phr）	主要特点	应用领域
DBU	二氮杂双环十一烯	80-180	0.1-1.0	活性高，固化速度快，但易吸潮，对湿度敏感	高温快速固化，粉末涂料
URON 600	取代脲衍生物	60-120	0.5-2.0	潜伏性好，低温活性较高，固化物性能优异	涂料、胶黏剂、复合材料
DYHARD UR200	改性脲类化合物	50-100	1.0-3.0	低温固化性能优异，储存稳定性好，对基材润湿性好	汽车涂料、船舶涂料、电子灌封胶
2,4-二甲基咪唑	杂环胺类化合物	100-180	0.2-1.0	活性高，固化速度快，但刺激性较大	高性能复合材料，电子封装
N,N-二甲基苄胺	芳香胺类化合物	80-150	0.5-2.0	活性较高，固化速度较快，但毒性较大	结构胶黏剂，高温固化体系

注： phr (parts per hundred resin) 表示每百份环氧树脂中促进剂的添加量。

需要强调的是，这只是一个参考，具体选择时还需要根据实际情况进行调整。好的方法是进行小试，比较不同促进剂的固化效果和固化物性能，终选择适合的方案。

六、 低温快速固化： “弯道超车”的秘诀

利用取代脲类促进剂，我们可以实现环氧树脂的低温快速固化，这就像在赛车比赛中实现了“弯道超车”，可以带来以下几个方面的优势：

• 节能降耗：降低固化温度，可以大幅度降低能源消耗，降低生产成本，符合绿色环保的发展趋势。
• 缩短生产周期：快速固化可以缩短生产周期，提高生产效率，更快地满足市场需求。
• 改善材料性能：低温固化可以减少材料的内应力，提高固化物的尺寸稳定性，降低热膨胀系数，改善材料的性能。
• 拓展应用领域：低温固化使得环氧树脂可以在对温度敏感的基材上进行应用，拓展了其应用领域。例如，可以用于木材、塑料等材料的涂装和粘接。

七、 快速成型： “点石成金”的魔力

快速成型，指的是在短时间内将环氧树脂固化成所需形状的制品。利用取代脲类促进剂，我们可以实现环氧树脂的快速成型，这就像拥有了“点石成金”的魔力，可以快速将创意变成现实。

快速成型技术在以下领域具有广阔的应用前景：

• 3D打印：环氧树脂是3D打印的常用材料，快速固化可以提高打印速度，缩短打印时间，实现复杂形状的快速制造。
• 模具制造：环氧树脂可以用于制造模具，快速固化可以缩短模具制造周期，降低模具成本。
• 电子封装：环氧树脂可以用于电子元器件的封装，快速固化可以提高封装效率，保护电子元器件。
• 复合材料制造：环氧树脂是复合材料的基体材料，快速固化可以提高复合材料的制造效率，降低生产成本。

八、 挑战与展望： “精益求精”的追求

虽然取代脲类促进剂在环氧树脂固化领域展现出了巨大的潜力，但也面临着一些挑战：

• 促进剂的选择性：目前，取代脲类促进剂的种类繁多，但针对特定环氧体系和应用需求的筛选和优化仍然需要深入研究。
• 促进剂的稳定性：部分取代脲类促进剂的储存稳定性较差，容易吸潮或发生分解，需要开发更加稳定的促进剂。
• 固化物的性能平衡：在追求快速固化的同时，如何平衡固化物的力学性能、耐热性、耐化学腐蚀性等性能，是一个需要深入研究的课题。

展望未来，取代脲类促进剂在环氧树脂固化领域的研究将朝着以下几个方向发展：

• 开发新型高效的取代脲类促进剂：通过分子设计和合成，开发出活性更高、稳定性更好、对固化物性能影响更小的取代脲类促进剂。
• 研究取代脲类促进剂的作用机理：深入研究取代脲类促进剂在环氧树脂固化过程中的作用机理，为促进剂的理性设计提供理论指导。
• 开发复配型促进剂体系：将不同的促进剂进行复配，利用协同效应，实现更优异的固化效果和固化物性能。
• 将取代脲类促进剂应用于更多领域：将取代脲类促进剂应用于3D打印、复合材料、电子封装等领域，拓展其应用范围。

总之，通过不断的研究和创新，我们相信取代脲类促进剂将在环氧树脂固化领域发挥更大的作用，为我们带来更加高效、环保、高性能的环氧树脂材料，助力各行各业的发展。

九、 结语： “创新驱动”，未来可期

各位朋友，环氧树脂固化，是一门充满挑战和机遇的科学。取代脲类促进剂，就像一把钥匙，为我们打开了低温固化和快速成型的大门。让我们携手并进，不断探索，不断创新，共同推动环氧树脂材料的进步，为创造更加美好的未来贡献力量！

谢谢大家！

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联系人： 吴经理

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公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号

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公司其它产品展示:

• NT CAT T-12 适用于室温固化有机硅体系，快速固化。

• NT CAT UL1 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，活性略低于T-12。

• NT CAT UL22 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性比T-12高，优异的耐水解性能。

• NT CAT UL28 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，该系列催化剂中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，特别推荐用于MS胶，活性比T-12高。

• NT CAT MB20 适用有机铋类催化剂，可用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性较低，满足各类环保法规要求。

• NT CAT DBU 适用有机胺类催化剂，可用于室温硫化硅橡胶，满足各类环保法规要求。